第二章 實驗與數據分析
2.1 實驗裝置
2.1.1 儀器腔體
儀器腔體構造主要分為三個部分，分別為束源腔體、主要腔體以及偵
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圖 2- 2 位於新竹國家同步輻射研究中心反應動態學實驗站儀器腔體結構 圖。此圖引用自參考文獻5。
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束源腔體
束源腔體分為三個部分，如圖 2-2 所示，分別為 Source chamber I(0˚
Source, valve 1)、Source chamber II(90˚ Source, valve 2)以及 buffer chamber。
Source chamber I 與 Source chamber II 呈現 90 度垂直，並且可以隨著轉盤一 同旋轉，旋轉角度範圍為-20 度到 110 度，而 buffer chamber 則做為 Source chamber I 與 main chamber 間之分級抽氣，以降低背景值。整個束源腔體由 抽氣速率 1000-l/s Osaka 2001( Source chamber I )、2000-l/s Osaka 2001 ( Source chamber II )以及 400-l/s Seiko Seki 400C( buffer chamber)三個磁浮 渦輪分子泵來維持真空。整個束源腔體壓力平時可以維持在 10-7 ～ 10-8 torr 的範圍，而當實驗進行時，分子束由脈衝閥噴出，經過 skimmer 後進入主 要腔體，壓力則會上升至 10-4 ～ 10-5 torr。
主要腔體
主要腔體為原子束與分子束交叉之區域，即反應發生之區域，由抽氣 速率為 2000 l/s 之渦輪分子泵(Varian)來維持真空，在一般狀態下，真空可 以維持在約 5.0 × 10-8 torr，而在實驗進行時，壓力可能會上升至 10-7 torr 左 右，會導致背景值的上升，為了降低背景值，於腔體上方加裝了一台 cryopump (ASP)，用來增加抽氣效率，當 cryopump 開啟時，整個主要腔體
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的壓力可以維持在約 10-8 torr。
當分子進入主要腔體之後，可能與腔壁多次碰撞後而進入偵測器，造 成背景值的增加，為解決此問題，在兩個束源腔體出口處加裝一無氧銅製 L 型的 cool plate，利用兩階段式循環氦氣壓縮冷凝機(Leybold)使 cool plate 降 溫至約 10K，可將上述情況之分子吸附於 cool plate 上，大幅地降低背景值。
偵測器腔體
此區域包含了離子透鏡(ion optics)、四級質譜儀(quadrupole mass filter) 以及離子偵測器(Daly type ion detector)，為了增加訊雜比(Signal-to-noise Ratio)，偵測器腔體部分需要維持在超高真空，故將此區域分為三個分級抽 氣區域，Region 1、Region 2 以及 Region3。
Region 1 為主要腔體與偵測器腔體間之分級抽氣區域，此區域與主要腔 體及偵測器腔體間各有一 3 × 3 mm2之方孔相通，使產物進入偵測器腔體。
平常不做實驗的情況下，此區域與偵測器腔體間以一手動閥門隔離，維持 偵測器腔體之超高真空狀態。Region 1 以兩個抽氣速率為 300- l/s 之磁浮渦 輪分子泵(Seiko Seiki STP 301C) 進行抽氣，壓力可以維持在約 10-10 torr。
Region 2 為反應中性產物被離子化的區域，反應後的中性產物經過 100.5 mm 飛行距離後，在此區域與同步輻射光交會，被離子化成為離子，
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再經由離子透鏡導入四極質譜儀中。Region 2 以一個抽氣速率為 300- l/s 之 磁浮渦輪分子泵(Seiko Seiki STP 301C)進行抽氣，除此之外，為了要有更低 的背景值，利用一個液氮井及一台兩階段式循環氦氣壓縮冷凝機，大幅地 降低此區域中殘留氣體造成之背景值，使此區域壓力可以降低到約 5 × 10-12 torr。
Region 3 包含四極質譜儀及離子偵測器(Daly type ion detector)，此區域 以一抽氣速率為 450- l/s 之磁浮渦輪分子泵(Seiko Seiki STP 451C)來維持真 空。
所有偵測器腔體之磁浮渦輪分子泵皆以一台抽氣速率為 450- l/s 之磁浮 渦輪分子泵(Seiko Seiki STP 451C)作為前級，並以渦輪分子泵(Varian Turbo Dry 70)作為更一前級。