離子透鏡英文解釋翻譯、離子透鏡的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 ion lens

ion
【化】 ion
【醫】 ion

glass; lens
【化】 lens
【醫】 lens; phaco-; phako-

離子透鏡（Ion Lens）是一種利用電場或磁場來聚焦、偏轉或控制離子束（帶電粒子流）的裝置，其功能類似于光學透鏡對光線的聚焦作用，故而得名。以下是其詳細解釋：

基本概念
離子透鏡通過特定分布的電磁場産生作用力，使運動中的離子束發生會聚或發散。其核心原理是帶電粒子在電磁場中受洛倫茲力（$F = q(E + v times B)$）作用，通過調節場強分布實現離子軌迹的精确控制。
工作方式
- 靜電透鏡：利用靜電場（如軸對稱電極産生的電勢梯度）改變離子速度方向。
- 磁透鏡：依靠磁場（如螺線管或永磁體）使離子發生偏轉，適用于高能離子束聚焦。

常見結構
- 單透鏡：由三個電極組成（如負-正-負電勢），形成對稱電場分布。
- 浸沒透鏡：電極置于離子束路徑中，直接改變局部場強。
- 磁四極透鏡：通過交變磁場實現離子束的橫向聚焦與散焦。
性能參數
焦距（$f$）、球差系數（$C_s$）和色差系數（$C_c$）是評價透鏡性能的關鍵指标，直接影響離子束的分辨率與傳輸效率。

科學儀器
- 質譜儀：聚焦離子束以提高質量分辨率（如四極杆質譜中的透鏡系統）。
- 離子顯微鏡：用于材料表面成像（如聚焦離子束顯微鏡/FIB）。
- 粒子加速器：控制束流傳輸路徑（參考歐洲核子研究中心CERN的束流光學設計。
工業技術
- 半導體制造：在離子注入機中精确導向摻雜離子束。
- 納米加工：聚焦離子束刻蝕與沉積技術（如FEI公司設備應用案例。

根據電磁場理論，離子在透鏡中的運動軌迹由以下方程描述：

$$ frac{dmathbf{r}}{dt} = frac{q}{m} left( mathbf{E} + frac{dmathbf{r}}{dt} times mathbf{B} right) $$

其中 $q/m$ 為離子荷質比，$mathbf{E}$ 和 $mathbf{B}$ 分别為電場與磁場矢量。軸對稱靜電透鏡的聚焦能力可通過電勢分布函數 $Phi(z,r)$ 推導，其近軸軌迹方程滿足：

$$ frac{dr}{dz} + frac{r}{4} frac{Phi''(z)}{Phi(z)} = 0 $$

（理論基礎參見經典教材《Electron and Ion Optics》

權威參考來源

CERN Accelerator School: Beam Optics (cern.ch/accelerator-school)
FEI Company Technical Note: FIB-SEM Lens System Design (fei.com/resources)
Miklos Szilagyi, Electron and Ion Optics, Springer, 1988 (ISBN 978-0-306-42717-6)

離子透鏡是質譜分析（如ICP-MS）中用于控制和優化離子傳輸的關鍵組件，其核心功能與結構特點如下：

1. 定義與基本原理
離子透鏡是一組施加電壓的金屬組件（通常為不鏽鋼材質），通過電場作用對帶電離子進行聚焦和定向傳輸。其設計基于電子光學原理，通過調控電場分布實現離子束的精确控制。

2. 核心功能

聚焦與傳輸離子：
離子從截取錐進入高真空區域後因壓力差快速擴散，離子透鏡通過電場壓縮發散離子束，形成緊湊的離子流，提高傳輸效率至後續檢測系統（如碰撞反應池或四極杆）。
分離中性粒子與光子：
離子束中混雜的中性粒子和光子會導緻背景噪聲升高。離子透鏡通過電場偏轉選擇性傳輸帶電離子，同時阻擋中性成分，從而降低背景幹擾。

3. 設計挑戰與優化
理想設計中需平衡傳輸效率與背景抑制。例如，直線路徑雖能最大化離子傳輸，但無法有效過濾中性粒子；而優化的非對稱電場設計可在兩者間取得平衡。

4. 應用場景
在ICP-MS系統中，離子透鏡直接關聯儀器的靈敏度與檢測限。例如安捷倫系統的獨特設計通過優化離子透鏡，實現了高基質耐受性和低背景噪音。

擴展對比
與光學透鏡（通過折射光聚焦）不同，離子透鏡依賴電磁場控制帶電粒子運動軌迹。這一差異使其在質譜儀等分析設備中具有不可替代性。