Name: photoelectron imaging of anions illustrated by 310 nm detachment of f−
Uploaded: 2018-07-27T14:45:00.000+00:00
Duration: 6 min 53 s
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이 자료는 체-1566157에서 국립 과학 재단에서 지 원하는 작업 기반

참고: 일반적인 실험 프로토콜 제공 됩니다 여기, WUSTL 악기 관련. 그림 4a 에 F− 이미지에 대 한 특정 악기 설정은 표 1-2에서 찾을 수 있습니다.
1. 이온 생성
<ol><li>음이온을 생성 하려면 백업 가스 또는 가스 혼합물 (F−, 40 psig. O2의)에 대 한 펄스 노즐 뒤에 적용 하 고 10 Hz에서 노즐을 작동 합니다.<ol>
<li>디지털 지연 발생기 1 (DDG1), 채널 (A1)에 노즐 기간을 설정 하 고 방전 가스를 주입 하는 펄스 노즐 드라이버를 방 아 쇠.</li>
		<li>고전압 방전 펄스 v 1을 적용 합니다. 타이밍 및 펄스의 기간 채널 C (C1) DDG1에 의해 제어 됩니다.</li>
		<li>O2 가스의 탈출 증가 실험실 화재 위험으로 이어질 수 있습니다, 모든 가스 라인 꽉 누수는 확인 해야 합니다. 때문에 높은 가스 압력 가스 라인의 실패로 이어질 수 있습니다, 최대 동작 압력 아래 압력 유지 됩니다 확인 합니다. 전원 공급 장치는 올바르게 접지 하 고 케이블 되는 때 떨어져 전환 확인 연결 또는 제거.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 이온 추출, 분리 및 검색
<ol><li>소스에서 음이온을 추출, 이온 추출 접시에 높은 전압 추출 펄스 (V2)을 적용 합니다.<ol>
<li>타이밍 및 DDG1 채널 D (D1)를 사용 하 여 이온 추출 펄스의 지속 시간을 설정 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>음이온 질량 스펙트럼을 모니터링 하려면 악기 이온 모드에 넣어.<ol>
<li>영상 검출기 MCPs에 감지기 전압 분배기를 연결 합니다.</li>
		<li>V11 전압 검출기 양극 (인광 체 스크린)에 적용 됩니다.</li>
		<li>이온 감지기 전압 분배기 출력 오실로스코프 채널 1의 입력에 연결 합니다.</li>
		<li>MCP 전원 공급 장치 전압 분배기 입력에 연결 하 고 전압을 점차적으로 증가. 입력된 전압 v 9 항목 사이드와 V8는 MCP의 출구 측에 v 7을 제공합니다. 주의: MCPs에 대 한 최대 허용 전압을 초과 하지 마십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>TOF-MS에 의해 음이온을 구분 합니다.<ol>
<li>가속 스택 전압 v 3를 설정 합니다.</li>
		<li>DDG1를 사용 하 여 채널 E (E1), 타이밍 및 잠재적인 스위치 고전압 펄스 (v 3)에 대 한 기간을 설정 합니다.</li>
		<li>오실로스코프 DDG1 채널 F (F1) TOF MS 시간 규모를 설정 하는 외부 트리거.</li>
	</ol>
</li>
	<li>방전 및 추출 펄스 크기 (V1-V2), 방전, 추출, 잠재적인 스위치 및 노즐 타이밍 및 이온 신호는 오실로스코프에서 생산 하는 DDG1에 A-E 채널을 통해 기간을 조정 합니다.</li>
</ol>3. 이온 수확량 그리고 해상도 최적화입니다.
참고: 단계 3.1 및 3.2 최적의 해상도 이온 수율을 얻기 위해 반복적으로 반복할 수 한다. (표 1-2 표시 결과 섹션에 표시 된 F− 이미지를 생성 하는 데 사용 하는 설정).
<ol><li>주어진된 종류의 음이온의 수를 최적화 하려면 이온 소스 설정을 조정 합니다.<ol>
<li>가스 실린더에는 레 귤 레이 터를 사용 하 여 노즐 뒤에 O2 가스의 압력을 조정 합니다.</li>
		<li>작업 (A1)의 펄스 노즐 기간을 조정 합니다.</li>
		<li>출력 펄스 전압 (V1)의 크기를 조정 합니다.</li>
		<li>타이밍 및 방전 펄스 전압 (C1)의 기간을 조정 합니다.</li>
		<li>타이밍 및 이온 추출 펄스 (D1)의 기간을 조정 합니다.</li>
		<li>높은 전압 (E1)에서 잠재적인 스위치는 기간을 조정 합니다.</li>
		<li>Einzel 렌즈 (V4)의 중앙 요소에 전압을 조정 합니다. 오실로스코프에 이온 봉우리는 강렬에서 증가 한다. 주의: 보장 O2 압력 최대 동작 압력 아래 유지 됩니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>질량 스펙트럼 해상도 이온 분리 최적화 TOF MS 설정을 조정 합니다<ol>
<li>와 일리-맥 라 렌 초점을 달성 하기 위해 이온 추출 전압 (V2)를 조정 합니다. 오실로스코프에 이온 봉우리를 좁혀 해야 합니다.</li>
		<li>가속 스택 전압 v 3를 조정 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. 광전자 생산 및 탐지
<ol><li>이미지 모드에는 분석기를 전환 합니다.<ol>
<li>이온 감지기 전압 분배기 (V9)를 0에 적용 되는 전압을 줄일 수 있습니다.</li>
		<li>MCPs에서 이온 감지기 전압 분배기를 분리 합니다.</li>
		<li>MCP 및 이미징 이미징 고전압 펄스 전원 공급 장치를 연결 합니다.</li>
		<li>이미징 MCPs에 이미징 고전압 펄스를 연결</li>
	</ol>
</li>
	<li>형광체 (V11) 화면과 MCPs (V9)를 영구 전압을 적용 합니다.</li>
	<li>VMI 렌즈 내 관심의 이온의 도착 시간 나노초 (ns) 염료 레이저에서 레이저 펄스의 도착 시간을 동기화 합니다.<ol>
<li>빠른 포토 다이오드 오실로스코프 채널 2에 연결 합니다.</li>
		<li>Nd: yag 레이저 플래시 램프와 Q 스위치 DDG2 채널 H (H2)를 사용 하 여 외부 트리거 및 G (G2). 레이저 트리거 (H2) 포토 다이오드의 출력 될 때까지 가까이의 타이밍 하지만 앞의 이온 신호를 조정 합니다.</li>
		<li>이미징 repeller (V5)와 추출기 (V6) 전극에 전압을 적용 합니다.</li>
		<li>긴 노출으로 카메라를 설정 하 고 레이저 트리거 (H2)를 PC 화면에 관찰 하는 전자 감지 이벤트의 수를 최대화 하려면 타이밍을 조정 합니다. 주의: 클래스 4 레이저 방사선 영구적으로 시력을 손상 됩니다. 적절 한 눈 보호를 착용 하십시오. 입고 하는 경우에 빔에 직접 보이지 않는 눈을 보호. 반사 반사를 하지 마십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>고전압 펄스 광전자 생산 창 내에서 전자 신호를 증폭 하는 MCP 광자 펄스의 도착에 맞춰 타임에 적용 됩니다.<ol>
<li>이미징 펄스 전압 (V10)을 설정 합니다.</li>
		<li>이미징 펄스 타이밍 및 이미징 펄스 중심 광자 펄스의 도착 시간에는 DDG2 채널 F (F2)를 사용 하 여 기간을 설정 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. 이미지 초점
<ol><li>짧은 노출으로 카메라를 설정 합니다.<ol>
<li>DDG2 채널 E (E2)를 사용 하 여 실험적인 사이클의 시작에서 열려는 트리거는 CCD 카메라.</li>
	</ol>
</li>
	<li>배경 빼고 이미지 수집<ol>
<li>여러 프레임의 음이온 일치 레이저 펄스를 수집 합니다.</li>
		<li>어떤 음이온 하지 일치 레이저 펄스와 함께 여러 프레임을 수집 합니다.</li>
		<li>우연의 일치에 수집 된 프레임에서 우연에서 수집 하는 프레임을 뺍니다.</li>
		<li>5.2 단계를 반복 하 고 이미지를 축적.</li>
	</ol>
</li>
	<li>이미징 repeller (V5)와 추출 (V6) 전극 전압을 조정 합니다. 5.2 단계를 반복 하 여 새로운 이미지를 생성 합니다. 때 이미지 기능에서 그들의 좁은 초점 상태 최고가 이루어집니다.</li>
</ol>6. 이미지 모음
<ol><li>짧은 노출 모드에서 카메라와 함께 centroided 컬렉션으로 전환 합니다.</li>
	<li>누적 하위 픽셀 해상도 이미지를 최적의 초점 상태에서 5.2 단계를 반복 합니다.</li>
</ol>7. 데이터 추출
참고:이 섹션에서 수행 하는 데이터 조작 MatLab 플랫폼에서 구체적으로 작성 된 프로그램을 사용 하 여 수행 됩니다.
<ol><li>반전의 센터를 찾을 수 이미지의 고유한 대칭을 사용 하 여 이미지의 센터의 질량 (강도)를 확인 하 여 이미지의 중심을 찾아 (소음에 낮은 신호)의 경우 반복적으로 스펙트럼에 전환의 폭을 최소화 또는 다른 재판을 선택 하 여 센터.<ol>
<li>역 아벨 3D 속도 분포를 복구할 이미지를 변환 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>광전자 스펙트럼 생성<ol>
<li>모든 반지름에 대 한 각도의 함수로 강도 통합 (이 방사형에서 스펙트럼은 따라서 기세 또는 속도 도메인). 실제로이 모든 반지름에 합계에 의해 달성 된다. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57989/57989eq01v2.jpg"> 여기서 I(r)는 방사형 강도 하 고 I(r,θ)는 포인트 r, θ에서 강도.</li>
		<li>알려진된 eBE의 전환으로 동일한 조건 하에서 기록 된 이미지를 비교해보면 전자 운동 에너지에 대 한 스펙트럼을 보정. 안에서 = eKEcal × (r/rcal)2 어디 안에서ref 참조 스펙트럼에서 알려진된 전환의 운동 에너지는, rref 이 전환 해당 참조 이미지에 링의 반경 안에서 실험에 반경 r과 관련 된 운동 에너지는 이미지입니다.</li>
		<li>Jacobian 변환을 통해 에너지 도메인에 방사형 스펙트럼을 변환 합니다. 7.2.2에서 주어진 r에 해당 하는 에너지 결정 됩니다. I(r) 강도 √eKE로 나눕니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>전자의 각도 분포입니다.<ol>
<li>스펙트럼에서 전환을 선택 합니다.</li>
		<li>다른 작은 모 난 범위에 대 한 전환 및 θ에 대 한 음모와 관련 된 방사형 범위를 통합 합니다. 실제로 통합은 달성 합계에 의해 범위 r0-모든 반지름 FWHM/2 + FWHM/2. <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57989/57989eq02v2.jpg"> 여기서 I(θ)는 각 강도, r0 최대 전환의 반지름 값 이며 FWHM 전환의 방사형 범위에 걸쳐 절반 최대에 가득 차 있는 폭은.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

저자는 아무 경쟁 금융 관심사 또는 다른 충돌 있다.

두 가지 요소는 특히 설명된 프로토콜의 성공에 중요 합니다. 최상의 가능한 속도 매핑 조건을 결정 해야 합니다 그리고 더 결정적으로, 원하는 음이온의 충분 하 고 상대적으로 시간이 고정 수익률을 생산 해야 합니다. 단계를 집중 하는 VMI에 관한 단계 5.2와 5.3 날카로운 (좁은) 이미지 기능을 주는 상태를 결정 하기 위해 이미지 분석 함께에서 반복 한다. 비록 주어진된 시스템에 대 한 최적의 조?...

음이온 광전자 이미징1 광전자 분광학에 variant 이며 원자/분자 전자 구조의 강력한 프로브와 전자와 중립 종 간의 상호 작용을 나타냅니다. 얻은 정보 바운드의 이해 개발에 필수적 이며 준 (전자 분자 산란 공명) 부정적인 이온 상태, 화학 감소, 효과적인 첨부 파일 프로세스 및 이온-분자 출입구 상태 상호 작용입니다. 또한, 결과 이론적 방법 높은 수준의 ab initio 의 중요 한 테스트를 제공, 특히 높은 처리 그 설계 된 상관 시스템 및/또는 비-고정 상태.
기술 결합 이온 생산, 질량 분석 및 입자2,,34 민감하게 프로브 전자 (및 작은 분자, 진동에 대 한) 구조를 이미징 합니다. 음이온 종 작업 시간의 비행 질량 분석 (MS TOF)를 통해 좋은 대량 선택도 있습니다. 표시/근처 자외선 (UV) 광자는 충분히 초과 전자, 테이블 가기 레이저 소스를 사용할 수 있도록 제거 하 정력적 이다. 음이온의 사용의 또 다른 이점은 photoexcite 낮은, 불안정 한 음이온 상태로 에너지 정권은 전자와 중성 원자/분자 강하게 상호 작용을 대표 하는 기능입니다. 속도 매핑된 이미지5 (VMI)를 사용 하 여 균일 한 검출 효율, 낮은 전자 운동 에너지에도 월급, 모든 분출된 photoelectrons를 모니터링 하 고 그들의 속도의 방향과 크기를 동시에 보여준다.
실험 결과 광전자 스펙트럼 (부모 음이온 내부 에너지 배포판의 세부 사항)와 딸 중립 내부 상태 에너지와 광전자 각도 포함 하는 광전자 이미지 (에 관련 된 전자는 분리 이전 궤도)입니다. 기술의 특히 재미 있는 응용 fs 시간 해결 연구에서 발견 된다. 초기 초고속 레이저 펄스 (펌프) 효과적인 음이온 전자 상태에 흥분 하 고 두 번째 일시적으로 초고속 펄스 (프로브) 지연 후 흥분된 음이온에서 전자를 분리. 펌프-프로브 시간 차이의 컨트롤 원자 모션의 날짜 표시줄에 시스템의 에너지 상태와 시스템의 궤도의 변화 자연의 진화를 다음과 같습니다. 등 나의 photodissociation2− 다른 interhalogen 종6,7,,89, 조각화 및 전자 숙박 난에−·uracil 10,11,,1213, 내가−·thymine13,14, 내가−·adenine15, 난,−·nitromethane16 17 그리고−·acetonitrile17 클러스터 음이온과 CuO2− photoexcitation 후 Cu− 원자 음이온의 생산에 대 한 지금까지 예기치 않게 긴 날짜 표시줄의 계시 18.
그림 1 워싱턴 대학교 세인트루이스 (WUSTL) 음이온 광전자 이미징 분 광 계19보여줍니다. 3 차동 펌핑된 지역 계기에 의하여 이루어져 있다. 이온 소스 챔버 10−5 Torr의 압력에서 작동 하 고 방전 이온 소스20및 정전기 이온 추출 접시에서에서 생산 됩니다. 이온 질량 (TOF 튜브에 압력은 10−8 Torr)와 일리-맥 라 렌 TOF-MS21 에 의해 구분 됩니다. 이온 검출 및 프로 빙 VMI 렌즈5 와 입자 검출기를 포함 하는 탐지 지역 (10−9 Torr의 압력)에서 수행 됩니다. 악기의 주요 구성 요소는 그림 1b 음영된 지역 진공 시스템 내에 포함 된 모든 요소를 표시 하는 곳에서 개요로 설명 된다. 가스 방전에 펄스 노즐을 통해 소개 된다. 높은 입구 압력을 상쇄 하기 위해 소스 챔버 진공 오일 기반 확산 펌프를 사용 하 여에서 유지 됩니다. 방전 영역 그림 2a에서 자세히 보여 줍니다. 높은 전위차는 전극, 테 플 론 스페이서의 일련에 의해 노즐의 얼굴에서 격리 되는 사이 적용 됩니다. 사실,은 테 플 론 나중에 표시 된 결과 대 한 불 소 원자의 소스 역할을 합니다.
방전의 음이온, 양이온 및 중립 종 혼합물을 생성합니다. 아닌 격판덮개 (MCP) 검출기 (그림 1b), 잠재적인 스위치 및 이온 추출 접시, 이온 가속 스택의 형성 2 m 긴와 일리 맥 라 렌 TOF 양 이온 이온 추출 플레이트 (네거티브) 전압 펄스의 응용 프로그램에 의해 추출 되 고 다음 모든 이온은 동일한 운동 에너지를 가속. Einzel 렌즈의 이온 빔 공간 크로스 섹션을 감소 하는 동안 추출 펄스 크기의 VMI 렌즈에 도착 시간을 집중 한다. 음이온은 다시는 잠재적인 스위치22, 대량 판별자는 타이밍 역할을 사용 하 여 접지 참조. 음이온 선택 VMI 렌즈에서 음이온의 도착 시간 표시/근처 자외선 광자 펄스의 도착을 동기화 하 여 이루어집니다. 이온 분리 및 검출 지역 오일 무료 turbopumps를 사용 하 여 이미징 검출기를 보호.
음이온 및 광 양자 이온 및 레이저 광선 사이의 중복을 나타내는 Steinmetz 고체의 공간 볼륨에 걸쳐 photoelectrons 생산 작용 합니다. 목적은 모든 photoelectrons는 검출기에 도달 하 고 그는 photoelectrons의 기세 공간 분포 유지 하는 3 개의 오픈 전극 VMI 렌즈 (그림 2b)에 의하여 이루어져 있다. 이 위해 다른 전압 공간 지점에 동일한 초기 속도 벡터와 전자는 검출기에 같은 지점에서 검색 되도록 추출기 및 repeller에 적용 됩니다. 쉐 브 론 일치 MCPs 전자 승수 역할의 세트는 감지기에 의하여 이루어져 있다. 각 채널은 직경이 몇 미크론, 지역화는 이득 고 초기 충격 위치 순서. MCPs는 뒤에 인광 체 스크린 충전 결합된 장치 (CCD) 카메라를 사용 하 여 기록 되는 빛의 섬광으로 증폭 된 전자 펄스를 통해 위치를 나타냅니다.
타이밍 및 필요한 다양 한 전압 펄스의 기간 디지털 지연 발생기 (DDG, 그림 3)의 쌍을 사용 하 여 제어 됩니다. 모든 실험 10 Hz의 반복 속도 사용 하 여 쏜 총으로 반복 됩니다. 각 총에 대 한 여러 이온과 광자는 카메라 프레임 당 몇 탐지 이벤트 생산 상호 작용 합니다. 몇 천 프레임 이미지에 누적 됩니다. 이미지 센터 기세 공간 원점을 나타내고 그러므로 센터 (r)에서 거리는 전자의 속도에 비례 이다. 각도 θ (광자 편광 방향)를 기준으로 전자의 속도의 방향을 나타냅니다. 이미지 검색 이벤트 밀도의 분포를 포함합니다. 따라서, 그것은 또한 대표 하는 검색 (특정 시점) 전자의 확률 밀도로 볼 수 있습니다. 호출 하는 이미지를 나타내는 파동 함수 (ψ)의 태어난된 해석 | ψ | 광전자23에 대 한 2 .
3D 전자 확률 밀도 원통 정보의 난립 하는 결과와 방사선의 전기 벡터 (εp)의 편광에 대해 대칭입니다. 원래 분포의 재건은 수학적으로 이루어집니다24,25,,2627. 재건에서 (전자)의 방사형 배포는 적절 한 Jacobian 변환의 응용 프로그램을 통해 에너지 도메인으로 개조 되는 기세 (속도) 도메인 광전자 스펙트럼.
음이온 광전자 이미징 분 광 계 (그림 1)이이 실험에 사용 되는 맞춤식 악기28입니다. 표 1 과 표 2 에 프로토콜에 대 한 설정은 F− 의 생산 및 그것의 광전자 분포의 이미징에 대 한이 악기에 있습니다. 디자인의 몇 가지 유사한 버전은 다양 한 연구 실험실6,29,30,31,32,,3334 에 사용 됩니다. , 35 , 36 , 37 , 38 , 39 , 40 , 41 , 42, 하지만 아무 2 개의 계기는 정확 하 게. 또한, 악기 설정은 강하게 상호 의존 및 조건 및 악기 크기에 작은 변화에 매우 민감한 있습니다.

<table><tbody><tr><td>Digital Delay Generators</td><td>Berkeley Nucleonics Corp.</td><td>565-8c</td><td>DDG1</td></tr><tr><td>Digital Delay Generators</td><td>Berkeley Nucleonics Corp.</td><td>577-8c</td><td>DDG2</td></tr><tr><td>HV Power Supplies</td><td>Stanford Research Systems</td><td>PS325</td><td>V3</td></tr><tr><td>HV Power Supplies</td><td>Stanford Research Systems</td><td>PS325</td><td>V2</td></tr><tr><td>HV Power Supplies</td><td>Stanford Research Systems</td><td>PS325</td><td>V5</td></tr><tr><td>HV Power Supplies</td><td>Burle Inc.</td><td>PF1053</td><td>V9</td></tr><tr><td>HV Power Supplies</td><td>Burle Inc.</td><td>PF1053</td><td>V4</td></tr><tr><td>HV Power Supplies</td><td>Burle Inc.</td><td>PF1053</td><td>V10</td></tr><tr><td>HV Power Supplies</td><td>Burle Inc.</td><td>PF1054</td><td>V9,V11</td></tr><tr><td>HV Power Supplies</td><td>Bertan</td><td>205B-05R</td><td>V6</td></tr><tr><td>HV Pulsers</td><td>Directed Energy Inc.</td><td>PVX-4150</td><td>V2</td></tr><tr><td>HV Pulsers</td><td>Directed Energy Inc.</td><td>PVX-4140</td><td>V1</td></tr><tr><td>HV Pulsers</td><td>Directed Energy Inc.</td><td>PVX-4140</td><td>V11</td></tr><tr><td>HV Pulsers</td><td>Directed Energy Inc.</td><td>PVX-4140</td><td>V3</td></tr><tr><td>Pulsed Nozzle Driver</td><td>Parker Hannifin (General Valve)</td><td>Iota-One</td><td></td></tr><tr><td>Pulsed Nozzle</td><td>Parker Hannifin (General Valve)</td><td>Series 9</td><td></td></tr><tr><td>Camera</td><td>Imperx</td><td>VGA120</td><td></td></tr><tr><td>Imaging Detector</td><td>Beam Imaging Systems</td><td>BOS40</td><td></td></tr><tr><td>Oscilloscope</td><td>LeCroy</td><td>Wavejet 334</td><td></td></tr><tr><td>Photodiode</td><td>ThorLabs</td><td>DET10A</td><td></td></tr><tr><td>Diffusion Pump</td><td>Leybold</td><td>DIP 8000</td><td></td></tr><tr><td>2&amp;times;Turbo Pump</td><td>Leybold</td><td>TMP361</td><td></td></tr><tr><td>Rotary Pump</td><td>Leybold</td><td>D40B</td><td></td></tr><tr><td>2&amp;times;Rotary Pump</td><td>Leybold</td><td>D16B</td><td></td></tr><tr><td>Oxygen Gas</td><td>Praxair</td><td>OX 5.0RS</td><td></td></tr><tr><td>Tunable Laser</td><td>Spectra Physics Sirah Dye Laser</td><td>Cobra-Stretch</td><td></td></tr><tr><td>Pump laser for Dye Laser</td><td>Sepctra Physics Nd:YAG</td><td>INDI-10</td><td></td></tr></tbody></table>

photoelectron imaging of anions illustrated by 310 nm detachment of f&#8722;

음이온 광전자 이미징 바인딩된 음이온, 중립 종 및 중립 분자/원자와 언바운드 전자의 상호 작용의 에너지 상태 연구를 위한 매우 효율적인 방법입니다. 의 상태--예술 vacuo에서 음이온 생성 기법 분자, 원자의 광범위 한 범위에 응용 프로그램을 허용 하 고 클러스터 음이온 시스템. 이들은 분리 되 고 시간의 비행 질량 분석을 사용 하 여 선택. 전자는 적외선 근처 자외선 하에서 여기 에너지에 준비 접근을 제공 하는 테이블 탑 레이저 소스를 사용 하 여 선형 편광 된 광자 (사진 부 대)에 의해 제거 됩니다. 검색 속도와 photoelectrons 이미징 렌즈 및 위치 과민 한 발견자는, 원칙적으로, 모든 광전자 감지기 도달 의미 매핑되고 검출 효율은 모든 운동 에너지에 대 한 유니폼. 광전자 스펙트럼 수학 재건 반대 아벨 변환을 사용 하 여 통해 이미지에서 추출한 음이온 내부 에너지 상태 배급 및 결과 중립 에너지 상태의 세부 사항을 공개. 낮은 전자 운동 에너지에서 일반적인 해상도 몇 millielectron-볼트, 즉, 분자 종 또는 스핀-궤도 원자에서 분할에 대 한 다른 진동 레벨 순서 에너지 레벨 차이 나타내기 위해 충분 하다. 아벨 변환 역에서 추출 하는 광전자 각도 배포판 자세한 전자 구조의 프로 빙 수 바인딩된 전자 궤도의 서명을 나타냅니다. 스펙트럼 및 각도 배포판 또한 나가는 전자와 여기 후 잔여 중립 종 간의 상호 작용의 세부 사항을 인코딩합니다. 기술은 원자 음이온 (F−), 응용 프로그램에 의해 설명 된다 하지만 그것은 또한 분자 음이온 분광학 측정, 낮은 누워 음이온 공명 (으로 산란 실험) 및 펨 (연구에 적용할 수 있습니다. fs) 시간 해결 음이온의 동적 진화의 연구.

Centroiding43 카메라의 640 × 480 픽셀 CCD 배열에 데이터 기록, 6400 × 4800의 격자 해상도 가능 하다. 그러나, 스펙트럼 및 각 배포판의 추출 반전을 상대적으로 원활 하 게 다를 이미지 강도 필요로 하는 데이터의 아벨 변화를 포함 한다. 타협로 centroided 데이터는 "범주화" n × n 블록의 포인트를 합산 하 여. 비슷한 치료 결과 이미지의 디스플레이에 필요한 이기?...

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Photoelectron Imaging of Anions Illustrated by 310 Nm Detachment of F&#8722;

여기, 선물이 음이온 종의 광전자 이미징에 대 한 프로토콜. 음이온 vacuo에서 생성 하 고 질량 분석으로 구분 속도 매핑된 광전자 이미징, 음이온 전자 상태의 자연과 음이온 및 중립 에너지 레벨, 음이온, 중립 구조 상세 정보 제공을 사용 하 여 조사 됩니다.

F− 의 310 Nm 분리에 의해 설명 하는 음이온의 광전자 이미징

Anion photoelectron imaging is a very efficient method for the study of energy states of bound negative ions, neutral species and interactions of unbound ...

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8.6K 조회수.  Washington University in St. Louis. 여기, 선물이 음이온 종의 광전자 이미징에 대 한 프로토콜. 음이온 vacuo에서 생성 하 고 질량 분석으로 구분 속도 매핑된 광전자 이미징, 음이온 전자 상태의 자연과 음이온 및 중립 에너지 레벨, 음이온, 중립 구조 상세 정보 제공을 사용 하 여 조사 됩니다.

비디오: Photoelectron Imaging of Anions Illustrated by 310 Nm Detachment of F−

Electron Channeling Contrast Imaging for Rapid III-V Heteroepitaxial Characterization

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging (ECCI) in a scanning electron microscope (SEM). ECCI allows for imaging of defects and crystallographic features under specific diffraction conditions, similar to that possible via plan-view transmission electron microscopy (PV-TEM). A particular advantage of the ECCI technique is that it requires little to no sample preparation, and indeed can use large area, as-produced samples, making it a considerably higher throughput characterization method than TEM. Similar to TEM, different diffraction conditions can be obtained with ECCI by tilting and rotating the sample in the SEM. This capability enables the selective imaging of specific defects, such as misfit dislocations at the GaP/Si interface, with high contrast levels, which are determined by the standard invisibility criteria. An example application of this technique is described wherein ECCI imaging is used to determine the critical thickness for dislocation nucleation for GaP-on-Si by imaging a range of samples with various GaP epilayer thicknesses. Examples of ECCI micrographs of additional defect types, including threading dislocations and a stacking fault, are provided as demonstration of its broad, TEM-like applicability. Ultimately, the combination of TEM-like capabilities &#8211; high spatial resolution and richness of microstructural data &#8211; with the convenience and speed of SEM, position ECCI as a powerful tool for the rapid characterization of crystalline materials.

The use of electron channeling contrast imaging in a scanning electron microscope to characterize defects in III-V/Si heteroexpitaxial thin films is described. This method yields similar results to plan-view transmission electron microscopy, but in significantly less time due to lack of required sample preparation.

빠른 III-V 족 이종 특성에 대한 전자 채널링 대비 이미징

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging ...

연구

공학

Experimental Methods for Trapping Ions Using Microfabricated Surface Ion Traps

Ions trapped in a quadrupole Paul trap have been considered one of the strong physical candidates to implement quantum information processing. This is due to their long coherence time and their capability to manipulate and detect individual quantum bits (qubits). In more recent years, microfabricated surface ion traps have received more attention for large-scale integrated qubit platforms. This paper presents a microfabrication methodology for ion traps using micro-electro-mechanical system (MEMS) technology, including the fabrication method for a 14 &#181;m-thick dielectric layer and metal overhang structures atop the dielectric layer. In addition, an experimental procedure for trapping ytterbium (Yb) ions of isotope 174 (174Yb+) using 369.5 nm, 399 nm, and 935 nm diode lasers is described. These methodologies and procedures involve many scientific and engineering disciplines, and this paper first presents the detailed experimental procedures. The methods discussed in this paper can easily be extended to the trapping of Yb ions of isotope 171 (171Yb+) and to the manipulation of qubits.

This paper presents a microfabrication methodology for surface ion traps, as well as a detailed experimental procedure for trapping ytterbium ions in a room-temperature environment.

﹙을 사용 하 여 이온을 트래핑에 대 한 실험 방법 표면 이온 트랩

Ions trapped in a quadrupole Paul trap have been considered one of the strong physical candidates to implement quantum information processing. This is due ...

An Experimental Protocol for Femtosecond NIR/UV - XUV Pump-Probe Experiments with Free-Electron Lasers

This protocol describes key steps in performing and analyzing femtosecond pump-probe experiments that combine a femtosecond optical laser with a free-electron laser. This includes methods to establish the spatial and temporal overlap between the optical and free-electron laser pulses during the experiment, as well as important aspects of the data analysis, such as corrections for arrival time jitter, which are necessary to obtain high-quality pump-probe data sets with the best possible temporal resolution. These methods are demonstrated for an exemplary experiment performed at the FLASH (Free-electron LASer Hamburg) free-electron laser in order to study ultrafast photochemistry in gas-phase molecules by means of velocity map ion imaging. However, most of the strategies are also applicable to similar pump-probe experiments using other targets or other experimental techniques.

This protocol describes the key steps for performing and analyzing pump-probe experiments combining a femtosecond optical laser with a free-electron laser in order to study ultrafast photochemical reactions in gas-phase molecules.

실험 프로토콜에 대 한 펨 NIR/UV-자유 전자 레이저와 진공 극 자외선 펌프-프로브 실험

This protocol describes key steps in performing and analyzing femtosecond pump-probe experiments that combine a femtosecond optical laser with a ...

화학

Novel Techniques for Observing Structural Dynamics of Photoresponsive Liquid Crystals

We discuss in this article the experimental measurements of the molecules in liquid crystal (LC) phase using the time-resolved infrared (IR) vibrational spectroscopy and time-resolved electron diffraction. Liquid crystal phase is an important state of matter that exists between the solid and liquid phases and it is common in natural systems as well as in organic electronics. Liquid crystals are orientationally ordered but loosely packed, and therefore, the internal conformations and alignments of the molecular components of LCs can be modified by external stimuli. Although advanced time-resolved diffraction techniques have revealed picosecond-scale molecular dynamics of single crystals and polycrystals, direct observations of packing structures and ultrafast dynamics of soft materials have been hampered by blurry diffraction patterns. Here, we report time-resolved IR vibrational spectroscopy and electron diffractometry to acquire ultrafast snapshots of a columnar LC material bearing a photoactive core moiety. Differential-detection analyses of the combination of time-resolved IR vibrational spectroscopy and electron diffraction are powerful tools for characterizing structures and photoinduced dynamics of soft materials.

Here, we present the protocols of differential-detection analyses of time-resolved infrared vibrational spectroscopy and electron diffraction which enable observations of the deformations of local structures around photoexcited molecules in a columnar liquid crystal, giving an atomic perspective on the relationship between the structure and the dynamics of this photoactive material.

Photoresponsive 액정의 구조 역학을 관찰을 위한 새로운 기술

We discuss in this article the experimental measurements of the molecules in liquid crystal (LC) phase using the time-resolved infrared (IR) vibrational ...

Single Molecule Fluorescence Microscopy on Planar Supported Bilayers

In the course of a single decade single molecule microscopy has changed from being a secluded domain shared merely by physicists with a strong background in optics and laser physics to a discipline that is now enjoying vivid attention by life-scientists of all venues 1. This is because single molecule imaging has the unique potential to reveal protein behavior in situ in living cells and uncover cellular organization with unprecedented resolution below the diffraction limit of visible light 2. Glass-supported planar lipid bilayers (SLBs) are a powerful tool to bring cells otherwise growing in suspension in close enough proximity to the glass slide so that they can be readily imaged in noise-reduced Total Internal Reflection illumination mode 3,4. They are very useful to study the protein dynamics in plasma membrane-associated events as diverse as cell-cell contact formation, endocytosis, exocytosis and immune recognition. Simple procedures are presented how to generate highly mobile protein-functionalized SLBs in a reproducible manner, how to determine protein mobility within and how to measure protein densities with the use of single molecule detection. It is shown how to construct a cost-efficient single molecule microscopy system with TIRF illumination capabilities and how to operate it in the experiment.

Preparation of protein-functionalized planar glass-supported lipid bilayers, determination of protein mobility within and measurement of protein densities is shown here. A roadmap to building a noise-reduced Total Internal Reflection microscope is outlined, which allows visualizing single bilayer-resident fluorochromes with high spatiotemporal resolution.

평면에 단일 분자 형광 현미경은 이중층 지원

In the course of a single decade single molecule microscopy has changed from being a secluded domain shared merely by physicists with a strong background ...

생체공학

Sample Preparation and Experimental Design for In Situ Multi-Beam Transmission Electron Microscopy Irradiation Experiments

There is a need to understand materials exposed to overlapping extreme environments such as high temperature, radiation, or mechanical stress. When these stressors are combined there may be synergistic effects that enable unique microstructural evolution mechanisms to activate. Understanding of these mechanisms is necessary for the input and refinement of predictive models and critical for engineering of next generation materials. The basic physics and underlying mechanisms require advanced tools to be investigated. The in situ ion irradiation transmission electron microscope (I&#179;TEM) is designed to explore these principles.
To quantitatively probe the complex dynamic interactions in materials, careful preparation of samples and consideration of experimental design is required. Particular handling or preparation of samples can easily introduce damage or features that obfuscate the measurements. There is no one correct way to prepare a sample; however, many mistakes can be made. The most common errors and things to consider are highlighted within. The I&#179;TEM has many adjustable variables and a large potential experimental space, therefore it is best to design experiments with a specific scientific question or questions in mind.
Experiments have been performed on large number of sample geometries, material classes, and with many irradiation conditions. The following are a subset of examples that demonstrate unique in situ capabilities utilizing the I3TEM. Au nanoparticles prepared by drop casting have been used to investigate the effects of single ion strikes. Au thin films have been used in studies on the effects of multibeam irradiation on microstructure evolution. Zr films have been exposed to irradiation and mechanical tension to examine creep. Ag nanopillars were subjected to simultaneous high temperature, mechanical compression, and ion irradiation to study irradiation induced creep as well. These results impact fields including: structural materials, nuclear energy, energy storage, catalysis, and microelectronics in space environments.

Sample preparation techniques are outlined with specific considerations for in situ ion irradiation TEM experiments. Ion species, energy, and fluence are discussed with methods for how to select and compute them. Finally, procedures for conducting an experiment are described and accompanied by the representative results.

There is a need to understand materials exposed to overlapping extreme environments such as high temperature, radiation, or mechanical stress. When these ...

Single-Molecule Imaging of Lateral Mobility and Ion Channel Activity in Lipid Bilayers using Total Internal Reflection Fluorescence (TIRF) Microscopy

High-resolution imaging techniques have shown that many ion channels are not static, but subject to highly dynamic processes, including the transient association of pore-forming and auxiliary subunits, lateral diffusion, and clustering with other proteins. However, the relationship between lateral diffusion and function is poorly understood. To approach this problem, we describe how lateral mobility and activity of individual channels in supported lipid membranes can be monitored and correlated using total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy. Membranes are fabricated on an ultrathin hydrogel substrate using the droplet interface bilayer (DIB) technique. Compared to other types of model membranes, these membranes have the advantage of being mechanically robust and suitable for highly sensitive analytical techniques. This protocol measures Ca2+ ion flux through single channels by observing the fluorescence emission of a Ca2+-sensitive dye in close proximity to the membrane. In contrast to classical single-molecule tracking approaches, no fluorescent fusion proteins or labels, which can interfere with lateral movement and function in the membrane, are required. Possible changes in ion flux associated with conformational changes of the protein are only due to protein lateral motion in the membrane. Representative results are shown using the mitochondrial protein translocation channel TOM-CC and the bacterial channel OmpF. In contrast to OmpF, the gating of TOM-CC is very sensitive to molecular confinement and the nature of lateral diffusion. Hence, supported droplet-interface bilayers are a powerful tool to characterize the link between lateral diffusion and the function of ion channels.

Single-Molecule Imaging of Lateral Mobility and Ion Channel Activity in Lipid Bilayers using Total Internal Reflection Fluorescence TIRF Microscopy

This protocol describes how to use TIRF microscopy to track individual ion channels and determine their activity in supported lipid membranes, thereby defining the interplay between lateral membrane movement and channel function. It describes how to prepare the membranes, record the data, and analyze the results.

TIRF(Total Internal Reflection Fluorescence) 현미경을 사용한 지질 이중층의 측면 이동성 및 이온 채널 활성에 대한 단일 분자 이미징

High-resolution imaging techniques have shown that many ion channels are not static, but subject to highly dynamic processes, including the transient ...

생화학

Examining the Conformational Dynamics of Membrane Proteins in situ with Site-directed Fluorescence Labeling

Two electrode voltage clamp electrophysiology (TEVC) is a powerful tool to investigate the mechanism of ion transport1 for a wide variety of membrane proteins including ion channels2, ion pumps3, and transporters4. Recent developments have combined site-specific fluorophore labeling alongside TEVC to 
concurrently examine the conformational dynamics at specific residues and function of these proteins on the surface of single cells.
We will describe a method to study the conformational dynamics of membrane proteins by simultaneously monitoring fluorescence and current changes using voltage-clamp fluorometry. This approach can be used to examine the molecular motion of membrane proteins site-specifically following cysteine replacement and site-directed fluorophore labeling5,6. Furthermore, this method provides an approach to determine distance constraints between specific residues7,8. 
This is achieved by selectively attaching donor and acceptor fluorophores to two mutated cysteine residues of interest.
In brief, these experiments are performed following functional expression of the desired protein on the surface of Xenopus leavis oocytes. The large surface area of these oocytes enables facile functional measurements and a robust fluorescence signal5. It is also possible to readily change the extracellular conditions such as pH, ligand or cations/anions, which can provide further information on the mechanism of membrane proteins4. Finally, recent developments 
have also enabled the manipulation of select internal ions following co-expression with a second protein9.
Our protocol is described in multiple parts. First, cysteine scanning mutagenesis proceeded by fluorophore labeling is completed at residues located at the interface of the transmembrane and extracellular domains. Subsequent experiments are designed to identify residues which demonstrate large changes in fluorescence intensity (&lt;5%)3 upon a conformational change of the protein. Second, these changes in fluorescence intensity are compared to the kinetic parameters of 
the membrane protein in order to correlate the conformational dynamics to the function of the protein10. This enables a rigorous biophysical analysis of the molecular motion of the target protein. Lastly, two residues of the holoenzyme can be labeled with a donor and acceptor fluorophore in order to determine distance constraints using donor photodestruction methods. It is also possible to monitor the relative movement of protein subunits following labeling with a donor and acceptor fluorophore.

Examining the Conformational Dynamics of Membrane Proteins in situ with Site-directed Fluorescence Labeling

We will describe a method which measures the kinetics of ion transport of membrane proteins alongside site-specific analysis of conformational changes using fluorescence on single cells. This technique is adaptable to ion channels, transporters and ion pumps and can be utilized to determine distance constraints between protein subunits.

막 단백질의 Conformational 역학 검사 현장에서 사이트 이동 형광 라벨링과

Two electrode voltage clamp electrophysiology (TEVC) is a powerful tool to investigate the mechanism of ion transport1 for a wide variety of membrane ...

생물학

Imaging Plasma Membrane Deformations With pTIRFM

To gain novel insights into the dynamics of exocytosis, our group focuses on the changes in lipid bilayer shape that must be precisely regulated during the fusion of vesicle and plasma membranes. These rapid and localized changes are achieved by dynamic interactions between lipids and specialized proteins that control membrane curvature. The absence of such interactions would not only have devastating consequences for vesicle fusion, but a host of other cellular functions that involve control of membrane shape. In recent years, the identity of a number of proteins with membrane-shaping properties has been determined. What remains missing is a roadmap of when, where, and how they act as fusion and content release progress.
Our understanding of the molecular events that enable membrane remodeling has historically been limited by a lack of analytical methods that are sensitive to membrane curvature or have the temporal resolution to track rapid changes. PTIRFM satisfies both of these criteria. We discuss how pTIRFM is implemented to visualize and interpret rapid, submicron changes in the orientation of chromaffin cell membranes during dense core vesicle (DCV) fusion. The chromaffin cells we use are isolated from bovine adrenal glands. The membrane is stained with a lipophilic carbocyanine dye,1,1&#39;-dioctadecyl-3,3,3&#39;,3&#39;-tetramethylindodicarbocyanine, 4-chlorobenzenesulfonate, or&#160;diD. DiD intercalates in the membrane plane with a &#34;fixed&#34; orientation and is therefore sensitive to the polarization of the evanescent field. The diD-stained cell membrane is sequentially excited with orthogonal polarizations of a 561&#160;nm laser (p-pol, s-pol). A 488&#160;nm laser is used to visualize vesicle constituents and time the moment of fusion. Exocytosis is triggered by locally perfusing cells with a depolarizing KCl solution. Analysis is performed offline using custom-written software to understand how diD emission intensity changes relate to fusion pore dilation.

Polarization-based Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy (pTIRFM) enables real-time detection of cell membrane dynamics. This article describes the implementation of pTIRFM for the study of membrane remodeling during regulated exocytosis. The technique is generalizable to other processes in cell biology that directly or indirectly involve changes in membrane shape.

pTIRFM와 이미징 플라즈마 막 변형

To gain novel insights into the dynamics of exocytosis, our group focuses on the changes in lipid bilayer shape that must be precisely regulated during ...

Fluorescence Imaging with One-nanometer Accuracy (FIONA)

Fluorescence imaging with one-nanometer accuracy (FIONA) is a simple but useful technique for localizing single fluorophores with nanometer precision in the x-y plane. Here a summary of the FIONA technique is reported and examples of research that have been performed using FIONA are briefly described. First, how to set up the required equipment for FIONA experiments, i.e., a total internal reflection fluorescence microscopy (TIRFM), with details on aligning the optics, is described. Then how to carry out a simple FIONA experiment on localizing immobilized Cy3-DNA single molecules using appropriate protocols, followed by the use of FIONA to measure the 36 nm step size of a single truncated myosin Va motor labeled with a quantum dot, is illustrated. Lastly, recent effort to extend the application of FIONA to thick samples is reported. It is shown that, using a water immersion objective and quantum dots soaked deep in sol-gels and rabbit eye corneas (&#62;200 &#181;m), localization precision of 2-3 nm can be achieved.

Fluorescence Imaging with One-nanometer Accuracy FIONA

Single fluorophores can be localized with nanometer precision using FIONA. Here a summary of the FIONA technique is reported, and how to carry out FIONA experiments is described.

하나 나노 미터의 정확도와 형광 이미징 (피오나)

Fluorescence imaging with one-nanometer accuracy (FIONA) is a simple but useful technique for localizing single fluorophores with nanometer precision in ...

F⁻ 의 310 Nm 분리에 의해 설명 하는 음이온의 광전자 이미징

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