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
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

כאן, אנו מציגים פרוטוקול עבור photoelectron הדמיה של מינים anionic. אניונים שנוצר באופן vacuo ומופרדים באמצעות ספקטרומטר מסה הם ובחן באמצעות photoelectron מהירות מיפוי imaging, מתן פרטים של אניון, רמות אנרגיה נייטרלית, אניון ומבנה נייטרלי, אופי המדינה אלקטרונית אניון.

Abstract

אניון photoelectron הדמיה היא שיטה יעילה מאוד עבור המחקר של הברית אנרגיה של יונים שליליים מאוגד, מינים נייטרלי, אינטראקציות של אלקטרונים לא מאוגד עם מולקולות נייטרלים/אטומים. המדינה-of-the-art, vacuo אניון דור לאפשר ליישום במגוון רחב של אטומית, מולקולרית, וטכניקות של אשכול אניון מערכות. אלה מופרדים, שנבחר באמצעות ספקטרומטר מסה זמן-של-טיסה. אלקטרונים יוסרו על ידי פוטונים מקוטב לינארית (צילום ניתוק) שימוש במקורות לייזר שולחני המספקות גישה מוכן עירור האנרגיות של אינפרא-האדום כדי אולטרה סגול ליד. מזהה את photoelectrons עם מהירות מיפוי הדמיה עדשה והמיקום גלאי רגיש אומר כי, עקרונית, כל photoelectron מגיע הגלאי, היעילות זיהוי אחיד עבור כל האנרגיות. ספקטרה photoelectron שחולצו מן הדימויים באמצעות שחזור מתמטית באמצעות ההופכי הבל טרנספורמציה לחשוף פרטים של ההתפלגות המדינה אנרגיה פנימית אניון, הברית באנרגיה הנובעת נייטרלי. -האלקטרונים נמוכה אנרגיה קינטית, רזולוציה טיפוסי מספיקה לחשוף את רמת האנרגיה הבדלי גודל כמה millielectron-וולט, קרי, רמות הרטט שונות עבור מינים מולקולרי או ספין-אורביט פיצול בתוך האטומים. Photoelectron הפצות זוויתי מופק ההופכי הבל טרנספורמציה מייצגים את החתימות של אורביטל אלקטרון מאוגד, ומאפשר יותר מפורט, בדיקה של מבנה אלקטרונית. ספקטרום של הפצות זוויתי לקודד גם פרטים של אינטראקציות בין האלקטרון יוצא המין נייטרלי שיורית לאחר עירור. הטכניקה מודגם על-ידי היישום אניון אטומית (F−), אך באפשרותך גם להחיל אותה על המידה של ספקטרוסקופיה מולקולרית אניון, לימוד נמוך שקרן מגנטיים אניון (כחלופה פיזור ניסויים) בפמטושניות ( fs) זמן לפתור מחקרים על התפתחות דינמית אניונים.

Introduction

אניון photoelectron הדמיה1 הוא וריאציה על ספקטרוסקופיה photoelectron ומייצג של מבנה האטום/מולקולרי אלקטרונית מכשיר בדיקה רב עוצמה והגומלין שבין האלקטרונים ומינים נייטרלי. המידע הנקלט הוא חיוני בפיתוח להבנת מאוגד והשלמת (אלקטרון-מולקולה פיזור מגנטיים) שלילי, הפתח הברית הפחתת כימית, תהליכי ניתוק קובץ מצורף, יון מולקולה, יון מדינות אינטראקציות. יתר על כן, התוצאות לספק בדיקות חיוניות של גבוהה ברמת ab initio שיטות תיאורטיות, במיוחד אלה מתוכנן להתמודד עם מאוד בקורלציה מערכות ו/או הברית הלא-נייחים.

הטכניקה משלב ייצור יון, ספקטרומטר מסה, חלקיקים טעונים הדמיה מבנה4 כדי ברגישות בדיקה אלקטרונית (וגם מולקולות קטנות, הרטט)3,2,. עבודה עם מינים anionic מאפשר טוב סלקטיביות המונית באמצעות שעת הטיסה ספקטרומטר מסה (תוף-MS). גלוי בסמוך אולטרה סגול (UV) פוטונים הם אנרגטיים מספיק כדי להסיר את אלקטרון עודף, ומאפשר שימוש מקורות לייזר בראש הטבלה. יתרון נוסף של השימוש אניונים היא היכולת photoexcite הנמוכים, לא יציב anionic הברית אשר מייצגים אנרגיה משטרים בהם אלקטרונים של אטומים/מולקולות נייטרלים חריפה אינטראקציה. השימוש של הדמיה מהירות ממופות5 (VMI) מעניקה יעילות זיהוי אחיד, אפילו על אנרגיות נמוכות אלקטרון, מפקח על כל photoelectrons בשניה, במקביל מגלה על הגודל והכיוון של המהירויות שלהם.

תוצאות ניסויית אינן תמונות photoelectron אשר מכילים photoelectron ספקטרה (פרטים של האב אניון אנרגיה פנימית הפצות) ואת האנרגיות של מצבים פנימיים נייטרלי הבת הפצות זוויתי photoelectron (הקשורים אלקטרון מסלולית לפני הניתוק). יישום מעניין במיוחד של הטכניקה נמצא במחקרים fs זמן לפתור. פולס לייזר מרביים הראשונית (משאבה) מרגש למצב אלקטרונית אניון דיסוציאטיבית, שנייה חנותם מושהית מרביים הדופק (גשושית) ואז לניתוק אלקטרונים אניון נרגש. השליטה של הפרש הזמנים משאבת-בדיקה מלווה את התפתחות הברית האנרגיה של המערכת ואת האופי המשתנה של המסלולים של המערכת ציר הזמן של תנועה אטומית. דוגמאות כוללות הפוטוליזה של אני2− ו interhalogen מינים6,7,8,9, פיצול ו/או של אלקטרון מלון אחר אני−·uracil 10,11,12,13, אני−·thymine13,14, אני ·adenine−15, אני−·nitromethane16, בת 17 . ואת−·acetonitrile17 אשכול אניונים, הגילוי של ציר הזמן עד כה ארוכה באופן בלתי צפוי לייצור Cu− אטומי אניונים לאחר photoexcitation של CuO2− 18.

איור 1 מציג את אוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס (WUSTL) אניון photoelectron הדמיה ספקטרומטר19. המכשיר מורכב משלושה אזורים שאוב באופן שונה. יונים מיוצרים בבית הבליעה מקור אשר פועלת, בלחץ של 10−5 טנדר של גוה של ומכיל הפרשות יון מקור20, וצלחת יון אלקטרוסטטית החילוץ. יונים מופרדים על-ידי המסה ווילי-מקלארן תוף-MS21 (הלחץ בצינור-תוף הוא 10−8 טנדר של גוה של). זיהוי יון, בודק מתקיים באזור זיהוי (לחץ של 10−9 טנדר של גוה של) אשר מכיל עדשות VMI5 וגלאי חלקיקים טעונים. הרכיבים העיקריים של המכשיר מומחשים סכמטי איור 1b כאשר האזור המוצלל מייצג כל הרכיבים המוכלים בתוך מערכת ואקום. גז מוחדרים דרך הצינור פעמו השחרור. כדי לאזן את הלחץ כניסת גבוהה, תא המקור נשמר תחת ואקום באמצעות משאבת דיפוזיה על בסיס שמן. אזור פריקה מומחש באופן מפורט יותר דמות 2a. הפרש הפוטנציאלים גבוהה מוחל בין האלקטרודות, אשר הם מבודדים מפניו של הצינור על ידי סדרה של מפרידי טפלון. למעשה, טפלון משמש כמקור של אטומי פלואור לקבלת תוצאות מאוחר יותר.

השחרור מייצר תערובת של אניונים, קטיונים מינים נייטרלי. הצלחת החילוץ יון, יון האצת מחסנית, פוטנציאל המתג ו microchannel צלחת (MCP) גלאי (איור 1b) יוצרים את 2 מ' ארוך יונים תוף-גב' ויילי של מקלארן מופקים על-ידי היישום של דופק מתח (שלילי) לצלחת החילוץ יון, ואז הם מואץ יונים כל האנרגיה הקינטית. וריאציה של עוצמת הדופק החילוץ מתמקדת את זמן הגעתכם העדשה VMI בזמן העדשה einzel מפחית את חתך המרחבי של קרן יון. אניונים הם מחדש הפניה לקרקע באמצעות פוטנציאל מתג22, העיתוי של אשר משמש מבדיל המוני. הבחירה אניון מושגת על-ידי סינכרון הגעתו של דופק פוטון uv גלוי בסמוך עם שעת ההגעה אניון תוך העדשה VMI. האזורים הפרדה וזיהוי של יון להשתמש turbopumps ללא שמן כדי להגן הגלאי הדמיה.

אניונים ופוטונים אינטראקציה לייצר photoelectrons בכל מרחבי נפח המוצק שטיינמץ, המייצג את החפיפה בין הקורות יון ולייזר. העדשה VMI (איור 2b) מורכב שלוש אלקטרודות פתוח, שמטרתו היא להבטיח כי כל photoelectrons להגיע הגלאי חלוקת החלל מומנטום photoelectrons נשמרת. כדי להשיג זאת, מתחים שונים מוחלים extractor ו repeller ב כך, ללא קשר מרחבי נקודת המוצא, אלקטרונים עם וקטור מהירות התחלתית זהה מזוהים באותה הנקודה על הגלאי. הגלאי מורכב קבוצת MCPs מתאימים שברון אשר לשמש מכפילי אלקטרון. לכל ערוץ יש קוטר הסדר מיקרונים אחדים, לוקליזציה של הרווח ולשמר את מיקום המגע הראשוני. מסך פוספור מאחורי MCPs מציין המיקום באמצעות הדופק אלקטרון מוגבר כמו הבזק של אור אשר נרשם באמצעות מצלמה בשילוב התקן (CCD) של תשלום.

תזמון והמשך הפולסים מתח שונים הנדרשים נשלטים באמצעות זוג גנרטורים עיכוב דיגיטלי (DDG, איור 3). הניסוי כולו הוא חזר על בסיס ניסיון על ידי זריקה עם קצב החזרה של 10 הרץ. כל זריקה, מספר יונים של פוטונים אינטראקציה בהפקת אירועים מספר זיהוי לכל מסגרת המצלמה. מספר מסגרות אלף צבר לתמונה. במרכז התמונה מייצג מקור רווח מומנטום, ומכאן המרחק מהמרכז (r) הוא יחסי למהירות של אלקטרון. זווית θ באמצעות, (יחסית לכיוון קיטוב פוטון) מייצג את הכיוון של המהירות של אלקטרון. תמונה מכילה את ההפצה של זיהוי האירוע צפיפות. לפיכך, גם ניתן לצפות כמייצג את צפיפות ההסתברות לגילוי (בכל רגע נתון) של אלקטרון. מפעיל את הפרשנות נולד של פונקציית הגל (ψ) תמונה מייצגת | ψ | 2 עבור photoelectron23.

צפיפות ההסתברות אלקטרון 3D הוא cylindrically סימטרי על קיטוב של וקטור חשמלי (חדוהp) של הקרינה עם ערבול הסוגר של מידע. שחזור של ההפצה המקורית מושגת מתמטית24,25,26,27. התפלגות רדיאלי (של אלקטרונים) בבניה מחדש הוא הספקטרום photoelectron תחום של תנע (מהירות) אשר מומר לתחום האנרגיה באמצעות יישום של הטרנספורמציה Jacobian המתאים.

Photoelectron אניון הדמיה ספקטרומטר (איור 1) נעשה שימוש בניסויים אלה הוא מכשיר לפי הזמנה28. ההגדרות בטבלה 1 ו- 2 בטבלה עבור הפרוטוקול הספציפיים המכשיר הזה עבור הייצור של F− והדימות של תפוצתה photoelectron. מספר גירסאות דומות של העיצוב נמצאים בשימוש שונות מחקר מעבדות6,29,30,31,32,33,34 , 35 , 36 , 37 , 38 , 39 , 40 , 41 , 42, אבל בלי כלים שני דומות בדיוק. בנוסף, כלי הגדרות הן בתלות חריפה מאוד רגיש לשינויים קטנים ב מידות כלי ותנאים.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

הערה: פרוטוקול נסיוני הכללי מוצג כאן, ספיציפית הכלי WUSTL. ניתן למצוא הגדרות מכשיר ספציפי עבור התמונה− F המוצגים באיור 4a בטבלה מס ' 1-2.

1. יון דור

  1. כדי להפיק אניונים, להחיל גיבוי גז או תערובת גז (עבור F−, 40 psig. O2) מאחורי הצינור פעמו ופועלים על הצינור ב-10 הרץ.
    1. לקבוע משך הזרבובית על עיכוב הדיגיטלי מחולל 1 (DDG1), הערוץ (A1), להפעיל את הנהג זרבובית פעמו להחדיר את הגז לתוך פריקה.
    2. החל דופק שחרור מתח גבוה V1. תזמון והמשך של הדופק נשלטים על ידי ערוץ C (C1) ב- DDG1.
    3. כמו הבריחה של גז2 O יכול להוביל לסיכון מוגבר מעבדה אש, להבטיח כי כל קווי גז דליפה חזק. מאז לחצים הגז גבוה יכול להוביל לכשל של קווי גז, ודא כי הלחץ נשמרת מתחת מקסימום ההפעלה לחץ. ודא כי ספקי כוח כראוי מקורקע כיבה כאשר מתבצעת כבלים מצורף או מוסר.

2. יון החילוץ, הפרדה וזיהוי

  1. כדי לחלץ אניונים מן המקור, החל דופק החילוץ מתח גבוה (V2) לצלחת החילוץ יון.
    1. הגדר את התזמון ואת משך הדופק החילוץ יון באמצעות ערוץ DDG1 D (D1).
  2. כדי לפקח על הספקטרום המוני אניון, להעביר את המכשיר למצב יון.
    1. להתחבר מחלק מתח את גלאי הגלאי הדמיה MCPs.
    2. חלות מתח V11 האנודה גלאי (פוספור מסך).
    3. להתחבר הפלט מחלק מתח גלאי יון אוסצילוסקופ ערוץ 1 הקלט.
    4. לחבר את ספק הכוח MCP לקלט מחלק מתח ולהגדיל בהדרגה מתח. מתח קלט V9 מספק V7 בצד הפוסט ו- V8 לצד היציאה של המיקרו.
      התראה: אל תחרוג מתח המרבי המותר עבור MCPs.
  3. הפרד את אניונים על ידי תוף-MS.
    1. הגדר את המתח מחסנית האצת V3.
    2. שימוש DDG1 ערוץ E (E1), הגדר את התזמון ואת משך פוטנציאל בורר מתח גבוה הדופק (V3).
    3. מבחוץ לעורר את אוסצילוסקופ מערוץ DDG1 F (F1) כדי להגדיר את ציר הזמן תוף-MS.
  4. התאם את הפרשות והפקת הדופק מגניטודות (V1-V2), פריקה, חילוץ, מתג פוטנציאליים ו זרבובית התזמון ומשך בערוצים A-E ב- DDG1 כדי לייצר אות יון אוסצילוסקופ.

3. יון התשואה ואופטימיזציה רזולוציה.

הערה: השלבים 3.1 ו- 3.2 יש לחזור iteratively כדי לקבל את התשואה יון של רזולוציה אופטימלית. (טבלאות 1-2 הצג את ההגדרות המשמשות ליצירת− F התמונה המוצגת במקטע תוצאות).

  1. כדי למטב את המספר של אניונים של זן מסוים, התאם את הגדרות מקור יון.
    1. התאם את הלחץ של גז2 O מאחורי הצינור באמצעות המתקן בלון גז.
    2. התאמת זרבובית פעמו משך הפעולה (A1).
    3. להתאים את סדר הגודל של המתח הדופק פריקה (V1).
    4. להתאים את התזמון ואת משך המתח הדופק של פריקה (C1).
    5. להתאים את התזמון ואת משך הדופק החילוץ של יון (D1).
    6. התאם את משך הזמן שהמתג פוטנציאליים נמצא במתח גבוה (E1).
    7. התאם את המתח על יסוד מרכזי של העדשה einzel (V4). הפסגות יון על אוסצילוסקופ צריך להגדיל בעוצמתם.
      התראה: ודא O לחץ2 נשמרת מתחת מקסימום ההפעלה לחץ.
  2. התאם את הגדרות תוף-MS כדי למטב את ההפרדה של רזולוציה יון המוני ספקטרלי
    1. התאם את המתח החילוץ יון (V2) כדי להשיג התמקדות ווילי-מקלארן. הפסגות יון על אוסצילוסקופ צריך לצמצם.
    2. התאם את המתח מחסנית האצת V3.

4. photoelectron ייצור וזיהוי

  1. לעבור את ספקטרומטר למצב הדמיה.
    1. להפחית את המתח המוחל על מחלק מתח גלאי יון (V9) לאפס.
    2. נתק את מחלק מתח גלאי יון MCPs.
    3. מחברים ת ספקי כוח כדי הדופק מתח גבוה הדמיה הדימות.
    4. להתחבר הדופק מתח גבוה הדמיה MCPs הדמיה
  2. חלות מתח קבוע מסך זרחן (V11) ו MCPs (V9).
  3. סנכרן את זמן ההגעה של פעימות לייזר הלייזר צבע ננו שנייה (ns) עם הזמן ההגעה של יונים של עניין בתוך העדשה VMI.
    1. לחבר את פוטודיודה מהר אוסצילוסקופ ערוץ 2.
    2. מבחוץ להזניק את nd: yag לייזר פלאש מנורות ואת Q למתג באמצעות ערוצי DDG2 H (H2) ו- G (G2). התאם את התזמון של ההדק לייזר (H2) עד הפלט פוטודיודה הוא קרוב אבל שלפני האות יון עניין.
    3. חלות מתח repeller ב הדמיה (V5) ואלקטרודות extractor (V6).
    4. להגדיר את המצלמה לחשיפה ארוכה ולהתאים על ההדק לייזר עיתוי (H2) להגדיל את מספר אירועי זיהוי אלקטרונים שנצפו על מסך המחשב.
      התראה: קרינת לייזר Class IV לגרום נזק בלתי הפיך לראייה. לענוד הגנה העין המתאים. . אל תסתכל ישירות לתוך הקרן גם כאשר לובש עין הגנה. למנוע השתקפויות סימונים.
  4. דופק מתח גבוה חלות על המיקרו שיבוצע במקביל עם הגעתו של הדופק פוטון כדי להגביר את האות אלקטרון בתוך חלון ייצור photoelectron.
    1. הגדר את מתח דופק הדמיה (V10).
    2. להגדיר את התזמון הדופק הדמיה והמשך באמצעות ערוץ DDG2 F (F2) כך הדופק הדמיה ממורכזת על זמן ההגעה של הדופק פוטון.

5. התמונה התמקדות

  1. להגדיר את המצלמה לחשיפה קצרה.
    1. להפעיל את מצלמת CCD להיפתח בתחילת מחזור ניסיוני באמצעות DDG2 ערוץ E (E2).
  2. לאסוף את תמונת המופחת-רקע
    1. לאסוף מספר מסגרות עם הדופק לייזר חופפת אניון עניין.
    2. לאסוף מספר פריימים עם הדופק לייזר לא וצירוף עם כל אניון.
    3. להחסיר את המסגרות שנאסף מחוץ מקרים המסגרות שנאסף על מקרים.
    4. חזור על שלב 5.2 ולצבור תמונה.
  3. להתאים את ההדמיה repeller ב (V5) ואת המתחים אלקטרודה החילוץ (V6). ליצור תמונה חדשה על ידי חזרה על שלב 5.2. הטוב ביותר תוך התמקדות תנאי מושגת כאשר תכונות התמונה הינם הצר שלהם.

6. תמונת אוסף

  1. עם המצלמה במצב חשיפה קצרה, מעבר לאוסף centroided.
  2. חזור על שלב 5.2-התנאי התמקדות אופטימום לצבור של תמונה ברזולוציה תת פיקסל.

7. הנתונים החילוץ

הערה: המניפולציות הנתונים שבוצעה בסעיף זה מבוצעות באמצעות תוכניות במפורש בכתב ברציף MatLab.

  1. אתר שמרכז את התמונה על-ידי קביעת אל מרכז המסה (העוצמה) של התמונה, שימוש הסימטריה הטבועה של התמונה כדי למצוא את המרכז של היפוך, או (במקרה של אות נמוכה רעש) iteratively צמצום רוחב המעברים בספקטרום על-ידי בחירה שונה משפט מרכזי.
    1. הבל הופכי להפוך את התמונה כדי לשחזר את התפלגות מהירות תלת-ממד.
  2. צור photoelectron ספקטרה
    1. לשלב את עוצמת כפונקציה של זווית עבור כל רדיוס (זה הספקטרום ב צמיגי השטח ולכן תחום מומנטום או מהירות). בפועל זו מושגת על-ידי סיכום מעל כל רדיוס.
      figure-protocol-6117
      כאשר I(r) הוא עוצמת רדיאלי ו- I(r,θ) זה את העוצמה ב נקודה r, θ באמצעות.
    2. כיול הקשת לאנרגיה קינטית אלקטרון by comparison with תמונה שנרשם תחת באותם התנאים עם מעברים של eBE הידוע.
      eKE = eKEcal × (r/rקאל)2
      איפה eKEref היא האנרגיה הקינטית של מעבר ידוע בספקטרום הפניה, rref הרדיוס של הטבעת בתמונת התייחסות התואם המעבר הזה והוא eKE היא האנרגיה הקינטית המשויך רדיוס r ב ניסיוני תמונה.
    3. להמיר את הספקטרום מעגל לתחום האנרגיה באמצעות טרנספורמציה Jacobian. האנרגיה המתאימה ב- r נתון נקבע כמו 7.2.2. עוצמת I(r) מחולק ב- √eKE.
  3. התפלגות זוויתי של אלקטרונים.
    1. בחירת מעבר בספקטרום.
    2. לטווחים שונים קטן זוויתי, לשלב על פני הטווח רדיאלי המשויך את המעבר ואת העלילה נגד θ באמצעות. תרגול השילוב מושגת על-ידי סיכום מעל כל רדיוס r הטווח0 -FWHM/2 ל- + FWHM/2.
      figure-protocol-7047
      איפה I(θ) הוא עוצמת זוויתי, r0 הוא הערך רדיאלי של המעבר המרבי והוא FWHM לכל רוחב חצי מקסימום על-פני הטווח רדיאלי של המעבר.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

תוצאות

על ידי centroiding43 לצרוב נתונים 640 × 480 פיקסל CCD במערך של המצלמה, רזולוציה רשת של 6400 × 4800 אפשרי. עם זאת, מיצוי של ספקטרה, הפצות זוויתי כרוך ההופכי הבל טרנספורמציה של הנתונים אשר דורש עוצמת התמונה משתנה בצורה חלקה יחסית. בתור פשרה, הנתונים centroided הוא "מנופה" על-ידי סיכום...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

שני גורמים הם קריטיים במיוחד להצלחת פרוטוקול המתואר. התנאים הטובים ביותר של מיפוי מהירות ניתן להיקבע, יותר ויותר חשוב, לייצר תשואה מספקת והשעה יחסית הקבועה של אניון הרצוי. בנוגע VMI מיקוד השלבים, השלבים 5.2 ו- 5.3 יש לחזור במשולב עם התמונה ניתוח כדי לקבוע את התנאי אשר נותן את תכונות התמונה החדה (...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

המחברים יש אין מתחרים אינטרסים כלכליים או אחרים ניגודי עניינים.

Acknowledgements

חומר זה מתבסס על עבודה הנתמכים על ידי הקרן הלאומית למדע תחת צ'ה - 1566157

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

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. , Cambridge University Press. (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. Jr, 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).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

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

Request Permission

Explore More Articles

137photoelectron

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