JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

نقدم هنا، بروتوكولا لتصوير النانومترية الأنواع أنيونى. يتم سبر الأنيونات المتولدة في الخلاء ومفصولة بواسطة الطيف الكتلي باستخدام سرعة تعيين النانومترية التصوير، وتوفير تفاصيل شاردة ومستويات الطاقة المحايدة وشاردة ومحايدة بنية وطبيعة الدولة الإلكترونية شاردة.

Abstract

تصوير النانومترية شاردة وسيلة فعالة جداً لدراسة الطاقة الدول منضمة الأيونات السلبية والأنواع محايدة والتفاعلات بين الإلكترونات غير منضم مع الجزيئات المحايدة/ذرات. الدولة للفنون في الخلاء تقنيات الجيل شاردة السماح تطبيق مجموعة واسعة من الذري، الجزيئية، والكتلة نظم شاردة. هذه هي فصل والمحدد باستخدام وقت الطيران الطيف الكتلي. تتم إزالة الإلكترونات بواسطة الفوتونات مستقطبة خطيا (صور مفرزة) استخدام مصادر ليزر أعلى الجدول التي توفر إمكانية الوصول بسهولة إلى الطاقات الإثارة الأشعة تحت الحمراء إلى الأشعة فوق البنفسجية القرب. الكشف عن فوتوليكترونس بسرعة تعيين عدسة التصوير وموقف يعني كاشف الحساسة، من حيث المبدأ، يصل إلى كل النانومترية في الكشف عن وكفاءة كشف موحد لجميع مصادر الطاقة الحركية. النانومترية الأطياف المستخرجة من الصور عن طريق التعمير الرياضي استخدام عكسية تحول هابيل تكشف تفاصيل توزيع الدولة طاقة داخلية شاردة والدول الناتجة من الطاقة المحايدة. في الإلكترونات منخفضة الطاقة الحركية، قرار نموذجي كافية للكشف عن اختلافات مستوى الطاقة بناء على أمر من بضعة ميليليكترون-فولت، أي، ومختلف مستويات الذبذبات للأنواع الجزيئية أو تقسيم ذرات تدور المدار. توزيعات الزاوي النانومترية المستخرجة من معكوس التحويل هابيل تمثل توقيعات المداري إلكترون المنضم، يسمح أكثر تفصيلاً السبر من بنية إلكترونية. الأطياف وتوزيعات الزاوي ترميز أيضا تفاصيل عن التفاعلات بين الأنواع محايدة المتبقية بعد الإثارة والالكترون الصادرة. ويتجلى الأسلوب التطبيق لشاردة الذري (و−)، ولكن يمكن أيضا تطبيقها لقياس الطيف الجزيئي شاردة، ودراسة الأصداء شاردة المنخفضة (كبديل للتجارب ونثر) و femtosecond ( خ م) وقت حل دراسات التطور الديناميكي الأنيونات.

Introduction

هو البديل عن مطيافية إلكترون شاردة النانومترية التصوير1 ويمثل تحقيق قوية هيكل الإلكترونية الذرية/الجزيئي والتفاعلات بين الإلكترونات والأنواع محايدة. المعلومات التي تم الحصول عليها أمر ضروري في تطوير فهم محدد ويتواجد سالبة (إلكترون-جزيء نثر الأصداء) الدول أيون، المدخل والدول للحد من المواد الكيميائية والعمليات مرفق فصامي وأيون-جزيء التفاعلات. وعلاوة على ذلك، توفر النتائج الاختبارات الحيوية لعاليه المستوى منذ البداية الأساليب النظرية، وخاصة تلك المصممة للتعامل مع الغاية ترتبط النظم و/أو الدول غير الثابتة.

الأسلوب الذي يجمع بين إنتاج أيون الطيف الكتلي والجسيمات المشحونة التصوير2،،من34 لحساسية المسبار الإلكترونية (والجزيئات الصغيرة، الذبذبات) الهيكل. العمل مع الأنواع أنيونى يسمح الانتقائية الشامل جيدة عبر الوقت للطيران الطيف الكتلي (TOF-MS). مرئي/القرب من الأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية) الفوتونات نشطة بما فيه الكفاية لإزالة الإلكترون الزائدة، مما يسمح باستخدام مصادر ليزر أعلى الجدول. فائدة إضافية لاستخدام الأنيونات هو القدرة على فوتوكسسيتي المنخفضة، وعدم استقرار أنيونى الدول التي تمثل أنظمة الطاقة التي الإلكترونات والذرات/جزيئات محايدة بشدة التفاعل. استخدام سرعة تعيين التصوير5 (معهد فرجينيا العسكري) تتيح كفاءة الكشف الموحد، حتى في طاقات حركية الإلكترون منخفضة وترصد فوتوليكترونس طرد جميع وفي نفس الوقت يكشف عن حجم واتجاه هذه السرعات.

النتائج التجريبية هي صور النانومترية التي تحتوي على أطياف النانومترية (تفاصيل الأصل شاردة توزيعات الطاقة الداخلية) وطاقات الدول الداخلية محايدة ابنه وتوزيعات الزاوي النانومترية (تتصل الإلكترون المداري قبل المفرزة). تم العثور على تطبيق التقنية مثيرة لاهتمام لا سيما في دراسات الوقت حل خ. نبض ليزر فائق السرعة أولية (مضخة) يثير إلى دولة شاردة فصامي إلكترونية، وثانية وقتيا تأخر النبض فائق السرعة (التحقيق)، ثم يفصل الإلكترونات من شاردة متحمس. التحكم في الفارق الزمني مضخة-التحقيق يتبع تطور الدول في المنظومة الطاقة والطبيعة المتغيرة للمدارات للنظام في المقياس الوقتى للاقتراح الذري. أمثلة تشمل فوتوديسوسييشن من أنا2− والأخرى الأنواع إينتيرهالوجين6،7،،من89، لتجزئة أو إلكترون الإقامة في الأول−·uracil 1011،،،من1213، أنا−·thymine13،14، أنا ·adenine−15، أنا،−·nitromethane16 17 ، و ·acetonitrile−17 المجموعة الأنيونات والكشف عن مقياس الوقت الطويل بشكل غير متوقع حتى الآن لإنتاج الأنيونات الذرية Cu− بعد فوتوكسسيتيشن من CuO2− 18.

ويبين الشكل 1 جامعة واشنطن في "سانت لويس" (ووستل) شاردة النانومترية مطياف التصوير19. الصك الذي يتكون من ثلاث مناطق يتم ضخها متفاوتاً. ويتم إنتاج أيونات في قاعة المصدر الذي يعمل عند ضغط 10−5 تور ويحتوي على تصريف أيون المصدر20، وأيون الالكتروستاتيكي استخراج لوحة. يتم فصل الأيونات الجماهيري في إيلي-ماكلارين TOF-مرض التصلب العصبي المتعدد21 (الضغط في الأنبوب TOF-10−8 ميلليمتر زئبق). الكشف عن أيون وسبر تجري في منطقة الكشف (ضغط 109 ميلليمتر زئبق) الذي يحتوي على عدسة معهد فرجينيا العسكري5 وجهاز للكشف عن جسيمات المشحونة. المكونات الرئيسية لهذا الصك تخطيطياً موضحة في الشكل 1b حيث يمثل المنطقة المظللة جميع العناصر الواردة في منظومة الفراغ. يتم إدخال الغاز من خلال فوهة نابض في التصريف. لإزاحة الضغط مدخل عالية، يتم الاحتفاظ في دائرة المصدر تحت الفراغ باستخدام مضخة لنشر القائمة على النفط. ويتضح المنطقة الاضطلاع بمزيد من التفصيل في الشكل 2 ألف. يتم تطبيق فرق محتملة عالية بين الأقطاب، الذي يتم بمعزل عن وجه الفوهة بسلسلة من الفواصل تفلون. وفي الواقع، تفلون أفعال كمصدر لذرات الفلور لأن النتائج تظهر في وقت لاحق.

وتنتج التصريف خليط الأنيونات والكاتيونات واﻷنواع محايدة. شكل أيون استخراج لوحة، أيون تسريع مكدس الذاكرة المؤقتة، وإمكانية التبديل و microchannel لوحة (MCP) الكاشف (الشكل 1b) م 2 يتم استخراج طويل "أيونات" TOF-السيدة ماكلارين إيلي بتطبيق نبضة الجهد (السلبية) على لوحة استخراج أيون و ثم هي تسارع جميع الأيونات بنفس الطاقة الحركية. تباين حجم النبض استخراج يركز وقت وصول في عدسة معهد فرجينيا العسكري بينما يقلل العدسة اينزيل المقطع العرضي المكاني الشعاع أيون. الأنيونات إعادة المشار إليها الأرض استخدام محتملة تبديل22، توقيت الذي يعمل كمميز أسلحة. ويتحقق اختيار شاردة بتزامن وصول نبضة فوتون الأشعة فوق البنفسجية المرئية/قرب مع وقت وصول شاردة في عدسة معهد فرجينيا العسكري. استخدام مناطق الفصل والكشف عن أيون التربينية النفط مجاناً لحماية كاشف التصوير.

الأنيونات والفوتونات تتفاعل لإنتاج فوتويليكترونس في جميع أنحاء حجم الصلبة شتاينميتز، تمثل التداخل بين أشعة ليزر وأيون والمكانية. عدسة معهد فرجينيا العسكري (الشكل 2) يتكون من ثلاثة أقطاب مفتوحة، والغرض منها ضمان أن جميع فوتوليكترونس تصل إلى الجهاز والمحافظة على توزيع الفضاء الزخم فوتوليكترونس. ولتحقيق ذلك، يتم تطبيق الفولتية المختلفة النازع وريبيلير مثل ذلك، بغض النظر عن نقطة المنشأ المكانية، يتم الكشف عن الإلكترونات مع ناقل السرعة الأولية ذاتها في نفس النقطة على الجهاز. الجهاز يتكون من مجموعة من مكبس مطابقة شركة شيفرون التي تعمل بمثابة مضاعفات إلكترون. كل قناة التي يبلغ قطرها يقارب ميكرون قليلة، إضفاء الطابع المحلي الكسب والحفاظ على موقف الأثر الأولى. شاشة فوسفور وراء مكبس يشير إلى موضع عبر نبض إلكترون تضخيم كومضة من الضوء والتي يتم تسجيلها باستخدام كاميرا جهاز إلى جانب (CCD) تهمة.

يتم التحكم في توقيت ومدة نبضات الجهد المختلفة المطلوبة استخدام زوج من المولدات تأخير الرقمية (أطرى، الشكل 3). وتتكرر التجربة كلها على أساس النار بالنار مع معدل تكرار من 10 هرتز. لكل طلقة، والعديد من الأيونات والفوتونات تتفاعل إنتاج بضعة أحداث الكشف عن كل إطار الكاميرا. عدة آلاف من الإطارات التي تراكمت في صورة. مركز الصورة تمثل أصل الفضاء الزخم وبالتالي المسافة من المركز (r) متناسبة مع سرعة الإلكترون. زاوية θ، (بالنسبة لاتجاه الاستقطاب فوتون) يمثل اتجاه السرعة الإلكترون. صورة تحتوي على توزيع الكثافات الكشف عن الحدث. وهكذا، فإنه يمكن أيضا اعتبار تمثل الكثافة الاحتمالية للكشف (في نقطة معينة) للإلكترون. التذرع بتفسير وظيفة الموجه (ψ) يمثل صورة المولود | ψ | 2 النانومترية23.

الكثافة الاحتمالية إلكترون 3D متماثل] حول استقطاب ناقل كهربائي (اليوروف) بالإشعاع مع الهرولة ما يترتب عليه من معلومات. إعادة التوزيع الأصلي ويتحقق رياضيا24،25،،من2627. شعاعي، توزيع (الإلكترونات) في إعادة الإعمار هو الطيف النانومترية المجال الزخم (السرعة) التي يتم تحويلها إلى مجال الطاقة عبر تطبيق التحويل جاكوبي المناسبة.

النانومترية شاردة التصوير مطياف (الشكل 1) المستخدمة في هذه التجارب هو أداة مبنية28. الإعدادات الموجودة في الجدول 1 و الجدول 2 للبروتوكول محددة لهذا الصك لإنتاج و− وتصوير لتوزيعه النانومترية. وتستخدم عدة إصدارات مماثلة للتصميم في مختلف البحوث مختبرات6،29،30،31،32،،من3334 , 35 , 36 , 37 , 38 , 39 , 40 , 41 , 42، ولكن لا يوجد هذين الصكين بالضبط على حد سواء. بالإضافة إلى ذلك، إعدادات الأداة بقوة مترابطة وشديدة الحساسية للتغيرات الصغيرة في ظروف وأبعاد أداة.

Protocol

ملاحظة: بروتوكول تجريبي عام يرد هنا، المحددة في الصك ووستل. يمكن العثور على إعدادات أداة معينة للصورة− و المعروضة في الشكل 4a في الجدول 1-2.

1-أيون جيل

  1. لتوليد الأنيونات، تطبيق دعم الغاز أو خليط الغاز (و−، بسيج 40-س2) وراء فوهة نابض وتعمل على فوهة في 10 هرتز.
    1. تعيين مدة فوهة على مولد تأخير الرقمية 1 (DDG1)، قناة (A1) ويؤدي إلى السائق فوهة نابض لضخ الغاز في التصريف.
    2. تطبيق نبضة تصريف عالية جهد V1. يتم التحكم في توقيت ومدة النبض قناة C (C1) على DDG1.
    3. الهروب من س2 الغاز يمكن أن يؤدي إلى خطر الحريق مختبر زيادة، التأكد من وجود جميع خطوط الغاز تسرب ضيق. نظراً للضغوط العالية الغاز يمكن أن يؤدي إلى الفشل لخطوط الغاز، كفالة إبقاء الضغط أدناه أقصى ضغط التشغيل. ضمان إمدادات الطاقة بشكل صحيح على الأرض ومغلقا عندما يجري الكابلات المرفقة أو إزالتها.

2-أيون استخراج وفصل والكشف

  1. لاستخراج الأنيونات من المصدر، تطبيق نبضة استخراج جهد العالي (V2) على لوحة استخراج أيون.
    1. تعيين توقيت ومدة نبض استخراج أيون استخدام قناة DDG1 د (D1).
  2. لمراقبة الطيف الشامل شاردة، وضع هذا الصك في وضع أيون.
    1. قم بتوصيل مقسم الجهد كاشف كاشف تصوير مكبس.
    2. تطبيق الجهد V11 اﻷنود كاشف (الفوسفور الشاشة).
    3. قم بتوصيل الإخراج مقسم الجهد للكشف عن أيون مدخلات القناة 1 الذبذبات.
    4. توصيل إمدادات الطاقة العملية التشاورية المتعددة الأطراف للإدخال مقسم الجهد وزيادة الجهد تدريجيا. ويوفر الجهد الكهربي لإدخال V9 V7 إلى إدخال الجانب و V8 إلى جانب الخروج العملية التشاورية المتعددة الأطراف.
      تحذير: لا تتجاوز الحد الأقصى المسموح به من الجهد مكبس.
  3. فصل الأنيونات واسطة TOF-مرض التصلب العصبي المتعدد.
    1. تعيين تسريع مكدس الجهد V3.
    2. باستخدام قناة DDG1 ه (E1)، تعيين توقيت ومدة ذبذبة عالية الجهد التبديل المحتملة (V3).
    3. خارجياً تؤدي الذبذبات من قناة DDG1 و (F1) لضبط مقياس الوقت TOF-مرض التصلب العصبي المتعدد.
  4. ضبط التصريف واستخراج نبض مقادير (V1-V2)، التصريف، استخراج، وتبديل المحتملة وفوهة توقيت ومدة من خلال القنوات ألف إلى هاء في DDG1 لإنتاج إشارة أيون على الذبذبات.

3-أيون الغلة والقرار الأمثل.

ملاحظة: الخطوات 3.1 و 3.2 ينبغي تكرار تكراري للحصول على عائد القرار وأيون الأمثل. (الجداول 1-2 إظهار الإعدادات المستخدمة لتوليد الصورة− و التي تظهر في مقطع النتائج).

  1. لتحسين عدد الأنيونات نوع معين، ضبط إعدادات مصدر أيون.
    1. قم بضبط ضغط الغاز2 س وراء فوهة استخدام المنظم على اسطوانة غاز.
    2. ضبط مدة فوهة نابض عملية (A1).
    3. ضبط حجم الجهد نبض التفريغ (V1).
    4. ضبط توقيت ومدة الجهد نبض التفريغ (C1).
    5. ضبط توقيت ومدة نبض استخراج أيون (D1).
    6. ضبط المدة التبديل المحتمل في الجهد العالي (E1).
    7. ضبط الجهد على العنصر المركزي للعدسة اينزيل (V4). وينبغي زيادة قمم أيون على الذبذبات في كثافة.
      تنبيه: تأكد من س هو إبقاء الضغط2 أدناه أقصى ضغط التشغيل.
  2. ضبط إعدادات TOF-مرض التصلب العصبي المتعدد لتحسين فصل القرار وأيون الكتلة الطيفي
    1. ضبط الجهد استخراج أيون (V2) لتحقيق التركيز وايلي-ماكلارين. وينبغي تضييق على قمم أيون على الذبذبات.
    2. ضبط الجهد تسريع مكدس V3.

4. إنتاج النانومترية والكشف

  1. التبديل المطياف لوضع التصوير.
    1. تقليل الجهد المطبقة على مقسم الجهد للكشف عن أيون (V9) إلى الصفر.
    2. قطع مقسم الجهد للكشف عن أيون مكبس.
    3. الاتصال المتعددة والتصوير إمدادات الطاقة إلى ذبذبة عالية الجهد التصوير.
    4. الاتصال ذبذبة عالية الجهد التصوير مكبس التصوير
  2. تطبيق جهد دائم على الشاشة الفوسفور (V11) ومكبس (V9).
  3. مزامنة وقت وصول نبضات الليزر من الليزر صبغ النانوسيكند (ns) مع وقت وصول أيون الاهتمام داخل العدسة معهد فرجينيا العسكري.
    1. الاتصال الضوئي السريع للذبذبات القناة 2.
    2. الزناد خارجياً nd: yag الليزر فلاش مصابيح والقنوات DDG2 ح (H2) باستخدام رمز التبديل ف وز (G2). ضبط توقيت المشغل الليزر (H2) حتى يتم إخراج الضوئي قريبة ولكن سبقت الإشارة أيون للفائدة.
    3. تطبيق الجهد على التصوير ريبيلير (V5) واقطاب النازع (V6).
    4. تعيين الكاميرا إلى التعرض الطويل وضبط المشغل الليزر توقيت (H2) لزيادة عدد الأحداث كشف إلكترون لاحظ على شاشة الكمبيوتر.
      تنبيه: سوف ضرر دائم الفئة الرابعة إشعاع الليزر البصر. ارتداء حماية العين المناسبة. لا تبدو مباشرة في الشعاع حتى عند ارتداء العين الحماية. تجنب انعكاسات براق.
  4. تطبيق نبضة عالية جهد المتعددة أن تتزامن مع وصول نبض فوتون لتضخيم إشارة الإلكترون ضمن إطار إنتاج النانومترية.
    1. تعيين الجهد نبض التصوير (V10).
    2. تعيين التصوير نبض توقيت ومدة استخدام قناة DDG2 و (F2) مثل أن يتم توسيط نبض التصوير في وقت وصول نبض فوتون.

5-صورة تركز

  1. تعيين الكاميرا إلى التعرض القصير.
    1. تحريك الكاميرا CCD لفتح في بداية دورة تجريبية لاستخدام قناة DDG2 ه (E2).
  2. جمع صورة خلفية طرح
    1. جمع عدة إطارات مع نبض الليزر المصادف شاردة الفائدة.
    2. جمع عدة إطارات مع نبض الليزر لا تتزامن مع أي شاردة.
    3. طرح الإطارات المجمعة قبالة صدفة من الإطارات التي تم جمعها في صدفة.
    4. كرر الخطوة 5، 2 وتتراكم صورة.
  3. ضبط التصوير ريبيلير (V5) واستخراج (V6) القطب الفولتية. إنشاء صورة جديدة بتكرار الخطوة 5، 2. ويتحقق الأفضل مع التركيز على حالة عندما تكون ملامح الصورة في ما أضيق.

6-صورة جمع

  1. مع الكاميرا في وضع التعرض القصير، قم بالتبديل إلى مجموعة سينترويديد.
  2. كرر الخطوة 5، 2 في حالة التركيز الأمثل لتجميع صورة قرار الفرعي بكسل.

7. استخراج البيانات

ملاحظة: ألاعيب بيانات أداء في هذا المقطع يتم تنفيذها باستخدام البرامج المكتوبة على وجه التحديد في برنامج MatLab.

  1. تحديد موقع مركز الصورة بتحديد الكتلة من المركز (كثافة) الصورة، باستخدام التماثل المتأصلة للصورة لإيجاد مركز انعكاس، أو (في حالة انخفاض إشارة إلى الضوضاء) تكراري التقليل من عرض التحولات في الطيف عن طريق تحديد مراكز تجريبية مختلفة.
    1. أبيل معكوس تحويل الصورة إلى استرداد توزيع السرعة 3D.
  2. توليد الأطياف النانومترية
    1. دمج كثافة كدالة لزاوية لإنصاف أقطار جميع (هذا الطيف في شعاعي ومن ثم المجال الزخم أو السرعة). في الممارسة وهذا يتحقق بالجمع على إنصاف أقطار جميع.
      figure-protocol-6317
      حيث I(r) هو كثافة شعاعي، وهو I(r,θ) الكثافة في النقطة r, θ.
    2. معايرة الطيف لطاقة حركية الإلكترون مقارنة صورة المسجلة بموجب نفس الشروط مع التحولات المعروفة النفقات الخارجة عن الميزانية.
      شريف = اكيكال × (r/rcal)2
      حيث أصبحالمرجع هو الطاقة الحركية الانتقال المعروفة في الطيف مرجع، صالمرجع هو نصف قطر الحلقة في الصورة المرجعية المقابلة لهذا التحول وزود هو الطاقة الحركية المرتبطة بدائرة نصف قطرها r في التجريبية الصورة.
    3. تحويل طيف شعاعي إلى مجال الطاقة عن طريق التحول جاكوبي. يتم تحديد الطاقة تناظر ص معين كما هو الحال في 7.2.2. يتم تقسيم كثافة I(r) √eKE.
  3. التوزيع الزاوي للإلكترونات.
    1. حدد فترة انتقالية في الطيف.
    2. لنطاقات الزاوي صغيرة مختلفة، دمج عبر النطاق شعاعي المرتبطة بمرحلة انتقالية ومؤامرة ضد θ. في الممارسة العملية والتكامل يتحقق بالجمع على إنصاف أقطار كل في نطاق البحث والتطوير0-فوم/2 إلى + فوم/2.
      figure-protocol-7314
      حيث I(θ) هو كثافة الزاوي، r0 هي قيمة شعاعي للانتقال كحد أقصى وفوم هو عرض كامل نصف الحد الأقصى عبر نطاق شعاعي للانتقال.

النتائج

سينترويدينج43 البيانات المسجلة على 640 × 480 بكسل CCD الصفيف من الكاميرا، قرار شبكة من 6400 × 4800 ممكن. بيد أن استخراج الأطياف وتوزيعات الزاوي ينطوي معكوس هابيل التحول من البيانات التي تتطلب كثافة الصورة تختلف بشكل سلس نسبيا. البيانات سينترويديد كحل وسط، هي "إهمال" ب?...

Discussion

اثنين من العوامل حاسمة بشكل خاص إلى نجاح البروتوكول هو موضح. يجب أن تحدد شروط تعيين السرعة الممكنة أفضل وأكثر حاسمة، يجب أن تنتج عائد ثابتة نسبيا من الوقت وكافية من شاردة المرجوة. فيما يتعلق بمعهد فرجينيا العسكري تركز الخطوات، يجب تكرار الخطوات 5.2 و 5.3 بالترادف مع تحليل الصور لتحديد الشرط ا...

Disclosures

الكتاب قد لا يوجد تضارب المصالح المالية أو غيرها تضارب في المصالح.

Acknowledgements

ويستند هذا المواد العمل المدعوم من "المؤسسة الوطنية للعلوم" تحت تشي-1566157

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Digital Delay GeneratorsBerkeley Nucleonics Corp.565-8cDDG1
Digital Delay GeneratorsBerkeley Nucleonics Corp.577-8cDDG2
HV Power SuppliesStanford Research SystemsPS325V3
HV Power SuppliesStanford Research SystemsPS325V2
HV Power SuppliesStanford Research SystemsPS325V5
HV Power SuppliesBurle Inc.PF1053V9
HV Power SuppliesBurle Inc.PF1053V4
HV Power SuppliesBurle Inc.PF1053V10
HV Power SuppliesBurle Inc.PF1054V9,V11
HV Power SuppliesBertan205B-05RV6
HV PulsersDirected Energy Inc.PVX-4150V2
HV PulsersDirected Energy Inc.PVX-4140V1
HV PulsersDirected Energy Inc.PVX-4140V11
HV PulsersDirected Energy Inc.PVX-4140V3
Pulsed Nozzle DriverParker Hannifin (General Valve)Iota-One
Pulsed NozzleParker Hannifin (General Valve)Series 9
CameraImperxVGA120
Imaging DetectorBeam Imaging SystemsBOS40
OscilloscopeLeCroyWavejet 334
PhotodiodeThorLabsDET10A
Diffusion PumpLeyboldDIP 8000
2×Turbo PumpLeyboldTMP361
Rotary PumpLeyboldD40B
2×Rotary PumpLeyboldD16B
Oxygen GasPraxairOX 5.0RS
Tunable LaserSpectra Physics Sirah Dye LaserCobra-Stretch
Pump laser for Dye LaserSepctra Physics Nd:YAGINDI-10

References

  1. Sanov, A., Mabbs, R. Photoelectron imaging of negative ions. International Reviews in Physical Chemistry. 27 (1), 53-85 (2008).
  2. Chandler, D. W., Houston, P. L. Two-dimensional imaging of state-selected photodissociation products detected by multiphoton ionization. Journal of Chemical Physics. 87 (2), 1445-1447 (1987).
  3. Chandler, D. W., Cline, J. I. Ion imaging applied to the study of chemical dynamics. Advanced series in physical chemistry. 14 (1), 61 (2004).
  4. Whitaker, B. J. . Imaging in molecular dynamics technology and applications. , (2004).
  5. Eppink, A. T. J. B., Parker, D. H. Velocity map imaging of ions and electrons using electrostatic lenses - application in photoelectron and photofragment ion imaging of molecular-oxygen. Review of Scientific Instruments. 68 (9), 3477-3484 (1997).
  6. Davis, A. V., Wester, R., Bragg, A. E., Neumark, D. M. Time resolved photoelectron imaging of the photodissociation of I2-. Journal of Chemical Physics. 118 (3), 999-1002 (2003).
  7. Mabbs, R., Pichugin, K., Surber, E., Sanov, A. Time resolved electron detachment imaging of the I- channel in I2Br- photodissociation. Journal of Chemical Physics. 121 (1), 265-271 (2004).
  8. Mabbs, R., Pichugin, K., Sanov, A. Time Resolved imaging of the reaction coordinate. Journal of Chemical Physics. 122 (17), 174305 (2005).
  9. Mabbs, R., Pichugin, K., Sanov, A. Dynamic molecular interferometer: Probe of inversion symmetry in I2- photodissociation. Journal of Chemical Physics. 123 (5), 054329 (2005).
  10. Li, W. -. L., et al. Photodissociation dynamics of the iodide-uracil (I-U) complex. Journal of Chemical Physics. 145 (4), 044319 (2016).
  11. King, S. B., Yandell, M. A., Stephansen, A. B., Neumark, D. M. Time-resolved radiation chemistry: Dynamics of electron attachment to uracil following UV excitation of iodide-uracil complexes. Journal of Chemical Physics. 141 (22), 224310 (2014).
  12. Yandell, M. A., King, S. B., Neumark, D. M. Time-resolved radiation chemistry: Photoelectron imaging of transient negative ions of nucleobases. Journal of the American Chemical Society. 135 (6), 2128-2131 (2013).
  13. King, S. B., Yandell, M. A., Neumark, D. M. Time-resolved photoelectron imaging of the iodide-thymine and iodide-uracil binary cluster systems. Faraday Dicsussions. 163, 59-72 (2013).
  14. King, S. B., et al. Electron accomodation dynamics in the DNA base thymine. Journal of Chemical Physics. 143 (2), 024312 (2015).
  15. Stephansen, A. B., et al. Dynamics of dipole- and valence bound anions in iodide-adenine binart complexes: A time-resolved photoelectron imaging and quantum mechanical investigation. Journal of Chemical Physics. 143 (10), 104308 (2015).
  16. Kunin, A., Li, W. -. L., Neumark, D. M. Time-resolved photoelectron imaging of iodide-nitromethane (I−·CH3NO2) photodissociation dynamics. Physical Chemistry Chemical Physics. 18 (48), 33226-33232 (2016).
  17. Yandell, M. A., King, S. B., Neumark, D. M. Decay dynamics of nascent acetonitrile and nitromethane dipole-bound anions produced by intracluster charge-transfer. Journal of Chemical Physics. 140 (18), 184317 (2014).
  18. Mabbs, R., Holtgrewe, N., Dao, D., Lasinski, J. Photodetachment and photodissociation of the linear CuO2− molecular anion: Energy and time dependence of Cu− production. Physical Chemistry Chemical Physics. 16 (2), 497-504 (2014).
  19. Mbaiwa, F., Van Duzor, M., Wei, J., Mabbs, R. Direct and auto-detachment in the iodide-pyrrole cluster anion: The role of dipole bound and neutral cluster states. Journal of Physical Chemistry A. 114 (3), 1539-1547 (2010).
  20. Osborn, D. L., Leahy, D. J., Cyr, D. M., Neumark, D. M. Photodissociation spectroscopy and dynamics of the N2O2− anion. Journal of Chemical Physics. 104 (13), 5026-5039 (1996).
  21. Wiley, W. C., McLaren, I. H. Time-of-flight mass spectrometer with improved resolution. Review of Scientific Instruments. 26 (12), 1150-1157 (1955).
  22. Posey, L. A., DeLuca, M. J., Johnson, M. A. Demonstration of a pulsed photoelectron spectrometer on mass selected negative ions: O-, O2-, AND O4-. Chemical Physics Letters. 131 (3), 170-174 (1986).
  23. Born, M. The statistical interpretation of Quantum Mechanics. Nobel Lecture. , (1954).
  24. Dribinski, V., Ossadtchi, A., Mandelshtam, V. A., Reisler, H. Reconstruction of Abel-transformed images: The Gaussian basis set expansion Abel transform method. Review of Scientific Instruments. 73 (7), 2634-2642 (2002).
  25. Hansen, E. W., Law, P. -. L. Recursive methods for computing the Abel transform and its inverse. Journal of the Optical Society of America A. 2 (4), 510-519 (1985).
  26. Dasch, C. J. One-dimensional tomography: a comparison of Abel, onion-peeling, and filtered backprojection methods. Applied Optics. 31 (8), 1146-1152 (1992).
  27. Manzhos, S., Loock, H. -. P. Photofragment image analysis using the Onion-Peeling algorithm. Computer Physics Communications. 154 (1), 76-87 (2003).
  28. Van Duzor, M., Mbaiwa, F., Wei, J., Mabbs, R. The effect of intra-cluster photoelectron interactions on the angular distribution in I-CH3I photodetachment. Journal of Chemical Physics. 131 (20), 204306 (2009).
  29. Surber, E., Ananthavel, S. P., Sanov, A. Nonexistent electron affinity of OCS and the stabilization of carbonyl sulfide anions by gas phase hydration. Journal of Chemical Physics. 116 (5), 1920-1929 (2002).
  30. Velarde, L., Habteyes, T., Sanov, A. Photodetachment and photofragmentation pathwaysin the [(CO2)2(H2O)m]− cluster anions. Journal of Chemical Physics. 125 (11), 114303 (2006).
  31. Rathbone, G. J., Sanford, T., Andrews, D., Lineberger, W. C. Photoelectron imaging spectroscopy of Cu-(H2O)1,2 anion complexes. Chemical Physics Letters. 401 (4-6), 570-574 (2005).
  32. Leon, I., Yang, Z., Liu, H. -. T., Wang, L. -. S. The design and construction of a high-resolution velocity-map imaging apparatus for photoelectron spectroscopy studies of size-selected clusters. Review of Scientific Instruments. 85 (8), 083106 (2014).
  33. Silva, W. R., Cao, W., Yang, D. -. S. Low-energy photoelectron imaging spectrsocopy of Lan(benzene) (n = 1 and 2). Journal of Physical Chemistry A. 121 (44), 8440-8447 (2017).
  34. Mann, J. E., Troyer, M. E., Jarrold, C. C. Photoelectron imaging and photodissociation of ozonide in O3-·(O2)n (n = 1-4) clusters. Journal of Chemical Physics. 142 (12), 124305 (2015).
  35. Horke, D. A., Roberts, G. M., Lecointre, J., Verlet, J. R. R. Velocity-map imaging at low extraction fields. Review of Scientific Instruments. 83 (6), 063101 (2012).
  36. Osterwalder, A., Nee, M. J., Zhou, J., Neumark, D. M. High resolution photodetachment spectroscopy of negative ions via slow photoelectron imaging. Journal of Chemical Physics. 121 (13), 6317-6322 (2004).
  37. Liu, Q. -. Y., et al. Photoelectron imaging spectrsocopy of MoC- and NbN- diatomic anions: a comparitive study. Journal of Chemical Physics. 142 (16), 164301 (2015).
  38. Sobhy, M. A., Castleman, A. W. Photoelectron imaging of copper and silver mono- and diamine anions. Journal of Chemical Physics. 126 (15), 154314 (2007).
  39. Qin, Z., Wu, X., Tang, Z. Note: A novel dual-channel time-of-flight mass spectrometer for photoelectron imaging spectroscopy. Review of Scientific Instruments. 84 (6), 066108 (2013).
  40. Xie, H., et al. Probing the structural and electronic properties of AgnH− (n = 1-3) using photoelectron imaging and theoretical calculations. Journal of Chemical Physics. 136 (18), 184312 (2012).
  41. Adams, C. L., Schneider, H., Ervin, K. M., Weber, J. M. Low-energy photoelectron imaging spectroscopy of nitromethane anions: Electron affinity, vibrational features, anisotropies, and the dipole-bound state. Journal of Chemical Physics. 130 (7), 074307 (2009).
  42. Cavanagh, S. J., et al. High-Resolution velocity map imaging photoelectron spectroscopy of the O- photodetachment fine-structure transitions. Physical Review A. 76 (5), 052708 (2007).
  43. Li, W., Chambreau, S. D., Lahankar, S. A., Suits, A. G. Megapixel imaging with standard video. Review of Scientific Instruments. 76 (6), 063106 (2005).
  44. Blondel, C., Delsart, C., Goldfarb, F. Electron spectrometry at the µeV level and the electron affinities of Si and F. Journal of Physics B. 34 (9), L281-L288 (2001).
  45. Mabbs, R., Grumbling, E. R., Pichugin, K., Sanov, A. Photoelectron imaging: An experimental window into electronic structure. Chemical Society Reviews. 38 (8), 2169-2177 (2009).
  46. Grumbling, E. R., Pichugin, K., Mabbs, R., Sanov, A. Photoelectron Imaging as a quantum chemistry visualization tool. Journal of Chemical Education. 88 (11), 1515-1520 (2011).
  47. Gascooke, J. R., Gibson, S. T., Lawrance, W. D. A "circularisation" method to repair deformations and determine the centre of velocity map images. Journal of Chemical Physic. 147 (1), 013924 (2017).
  48. Xing, X. -. P., Wang, X. -. B., Wang, L. -. S. Photoelectron angular distribution and molecular structure in multiply charged anions. Journal of Physical Chemistry A. 113 (6), 945-948 (2008).
  49. Tsuboi, T., Xu, E. Y., Bae, Y. K., Gillen, K. T. Magnetic bottle electron spectrometer using permanent magnets. Review of Scientific Instruments. 59 (6), 1357-1362 (1988).
  50. Kruit, P., Read, F. H. Magnetic field paralleliser for 2π electron-spectrometer and electron image magnifier. Journal of Physics E. 16 (4), 313-324 (1983).
  51. Travers, M. J., Cowles, D. C., Clifford, E. P., Ellison, G. B., Engelking, P. C. Photoelectron spectroscopy of the CH3N- ion. Journal of Chemical Physics. 111 (12), 5349-5360 (1999).
  52. Ellis, H. B., Ellison, G. B. Photoelectron spectroscopy of HNO− and DNO−. Journal of Chemical Physics. 78 (11), 6541-6558 (1983).
  53. Cavanagh, S. J., Gibson, S. T., Lewis, B. R. High-resolution photoelectron spectroscopy of linear← bent polyatomic photodetachment transitions: The electron affinity of CS2. Journal of Chemical Physics. 137 (14), 144304 (2012).
  54. Neumark, D. M. Slow electron velocity-map imaging of negative Ions: Applications to spectroscopy and dynamics. The Journal of Physical Chemistry A. 112 (51), 13287-13301 (2008).
  55. Weichman, M. L., Kim, J. B., Neumark, D. M. Rovibronic structure in slow photoelectron velocity-map imaging spectroscopy of CH2CN- and CD2CN-. Journal of Chemical Physics. 140 (10), 104305 (2014).
  56. Huang, D. -. L., Zhu, G. -. Z., Liu, Y., Wang, L. -. S. Photodetachment spectroscopy and resonant photoelectron imaging of cryogenically-cooled deprotonated 2-hydroxypyrimidine anions. Journal of Molecular Spectroscopy. 332, 86-93 (2017).
  57. Van Duzor, M., et al. Vibronic coupling in the superoxide anion: The vibrational dependence of the photoelectron angular distribution. Journal of Chemical Physics. 133 (17), 174311 (2010).
  58. Mabbs, R., et al. Observation of vibration-dependent electron anisotropy in O2- photodetachment. Physical Review A. 82 (1), (2010).
  59. Dao, D. B., Mabbs, R. The effect of the dipole bound state on AgF− vibrationally resolved photodetachment cross sections and photoelectron angular distributions. Journal of Chemical Physics. 141 (15), 154304 (2014).
  60. Jagau, T. C., Dao, D. B., Holtgrewe, N., Krylov, A. I., Mabbs, R. Same but Different: Dipole-Stabilized Shape Resonances in CuF− and AgF. Journal of Physical Chemistry Letters. 6 (14), 2786-2793 (2015).
  61. Lyle, J., Wedig, O., Gulania, S., Krylov, A. I., Mabbs, R. Channel branching ratios in CH2CN−photodetachment: Rotational structure and vibrational energy redistribution in autodetachment. Journal of Chemical Physics. 147 (23), 234309 (2017).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

137

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved