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
Description: Watch this Scientific Journal Video about Photoelectron Imaging of Anions Illustrated by 310 Nm Detachment of Fâˆ' at JoVE.com

Bu malzeme CHE - 1566157 altında Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenen çalışma üzerine kuruludur

Not: Genel bir deneysel protokol burada, WUSTL enstrüman için belirli sunulur. F− görüntü Şekil 4a sunulan belirli araç ayarlarını Tablo 1-2' de bulunabilir.
1. iyon üretimi
<ol><li>Anyon üretmek için bir destek gaz veya gaz karışımı (için F−, 40 psig. O2) pulsed meme arkasında uygulamak ve meme 10 Hz de çalışır.<ol>
<li>Dijital gecikme Jeneratör 1 (DDG1), kanal (A1) meme süresini belirleyin ve deşarj gaz enjekte pulsed meme sürücü tetiklemek.</li>
		<li>Yüksek gerilim deşarj nabzı V1 uygulanır. Zamanlama ve darbe süresi kanal DDG1 C (C1) tarafından denetlenir.</li>
		<li>O2 gaz kaçış artan laboratuvar yangın riskine yol açabilir gibi tüm boru hatları sızıntı sıkı olduğundan emin olun. Yüksek gaz basınç gaz başarısızlığa neden olabilir beri basınç maksimum işletme basıncı altında tutulmasını sağlamak. Güç kaynakları düzgün topraklanmış ve açık ne zaman kabloları olmak emin olun eklenmiş veya kaldırılmış.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. iyon ekstraksiyon, ayrılık ve algılama
<ol><li>Anyon kaynak ayıklamak için yüksek gerilim ayıklama nabzı (V2) iyon ekstraksiyon plaka için geçerlidir.<ol>
<li>Zamanlama ve DDG1 Kanal D (D1) kullanarak iyon ekstraksiyon darbe süresi ayarlayın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Anyon kütle spektrumu izlemek için araç iyon moduna koymak.<ol>
<li>Dedektör gerilim bölücü görüntüleme dedektörü MCP bağlayın.</li>
		<li>Gerilim V11 dedektörü anot (fosfor ekran) için geçerlidir.</li>
		<li>İyon detektörü gerilim bölücü çıkış osiloskop Kanal 1 girişine bağlayın.</li>
		<li>MCP güç kaynağı gerilim bölücü girifline ba¤lan›r ve yavaş yavaş voltajı yükseltin. Bir giriş voltajı V9 V7 giriş yan ve V8 MCP çıkış tarafına sağlar. Dikkat: en fazla izin verilen gerilim MCP için fazla olamaz.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Tarafından TOF-MS anyon ayırın.<ol>
<li>İvme yığın gerilim V3 ayarlayın.</li>
		<li>DDG1 Kanal E (E1) kullanarak, zamanlama ve potansiyel anahtarı yüksek gerilim darbe (V3) süresini ayarlayın.</li>
		<li>Dışarıdan DDG1 kanal F osiloskop (F1)-TOF-MS zaman ölçeği ayarlamak için tetikler.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Basma ve çekme darbe büyüklükleri (V1-V2), deşarj, ayıklama, potansiyel anahtar ve meme zamanlama ve süre kanallardan AE DDG1 iyon sinyal osiloskop üzerinde üretmek için ayarlayın.</li>
</ol>3. iyon verim ve çözünürlük en iyi duruma getirme.
Not: Adım 3.1 ve 3.2 yinelemeli olarak optimum çözünürlük ve iyon verim elde etmek için yinelenmelidir. (Tablo 1-2 sonuçları bölümünde gösterilen F− görüntü oluşturmak için kullanılan ayarları göster).
<ol><li>Belirli bir türün anyon sayısını en iyi duruma getirmek için iyon kaynağı ayarlarını.<ol>
<li>O2 Gaz regülatör gaz silindir üzerinde kullanarak meme arkasında baskısı ayarlayın.</li>
		<li>İşlem (A1) pulsed meme süresi ayarlayın.</li>
		<li>Deşarj darbe gerilimi (V1) büyüklüğü ayarlayın.</li>
		<li>Zamanlama ve deşarj darbe gerilimi (C1) süresi ayarlayın.</li>
		<li>Zamanlama ve iyon ekstraksiyon darbe (D1) süresi ayarlayın.</li>
		<li>Yüksek gerilim (E1) potansiyel anahtardır süresi ayarlayın.</li>
		<li>Gerilim einzel lens (V4) Merkezi öğesinde ayarlayın. İyon doruklarına osiloskop üzerinde şiddeti artacaktır. Dikkat: O sağlamak2 baskı maksimum işletme basıncı altında tutulur.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Kitle spektral çözünürlüklü ve iyon ayırma optimize etmek için TOF-MS ayarlarını yapma<ol>
<li>Wiley-McLaren odaklanarak elde etmek için iyon ekstraksiyon voltaj (V2) ayarlayın. İyon doruklarına osiloskop üzerinde daraltmak.</li>
		<li>İvme yığın gerilim V3 ayarlayın.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. photoelectron üretim ve algılama
<ol><li>Spektrometre görüntüleme moduna geçirin.<ol>
<li>İyon detektörü gerilim bölücü (sıfır olarak V9) uygulanan gerilim azaltmak.</li>
		<li>İyon detektörü gerilim bölücü MCP bağlantısını kesin.</li>
		<li>Ana kumanda ve güç kaynakları görüntüleme yüksek gerilim darbe için Imaging bağlayın.</li>
		<li>Görüntüleme yüksek gerilim darbe için görüntüleme MCP bağlanmak</li>
	</ol>
</li>
	<li>Kalıcı bir gerilim fosfor ekran (V11) ve MCP (V9) için geçerlidir.</li>
	<li>Lazer bakliyat nanosaniye (ns) dye lazer üzerinden varış saati faiz VMI lens içinde iyon varış süresi ile eşitleyin.<ol>
<li>Hızlı fotodiyot osiloskop Kanal 2 bağlayın.</li>
		<li>ND: YAG Lazer flaş lambaları ve Q switch DDG2 kanallarını H (H2) kullanarak dışarıdan tetiklemek ve G (G2). Lazer tetikleyici (fotodiyot çıktı kadar H2) zamanlama ama ilgi iyon sinyali önceki ayarlayın.</li>
		<li>Gerilim görüntüleme repeller (V5) ve çıkarıcı (V6) elektrotlar için geçerlidir.</li>
		<li>Kamerayı uzun pozlama için ayarlamak ve PC ekranda gözlenen elektron algılama olayların sayısını en üst düzeye çıkarmak için (H2) zamanlama lazer tetikleyici ayarlayabilirsiniz. Dikkat: Sınıf IV lazer radyasyon kalıcı olarak görme yeteneği zarar verir. Uygun göz koruma giymek. Kiriş doğrudan üzerinde bile söylerken bakmayın göz koruma. Aynasal yansımaları önlemek.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Yüksek gerilim darbe elektron sinyal photoelectron üretim penceresi içinde yükseltmek için foton darbe gelmesi ile aynı tarihte zaman aşımına MCP uygulanır.<ol>
<li>Görüntüleme darbe gerilimi (V10) ayarlayın.</li>
		<li>Görüntüleme darbe zamanlama ve görüntüleme darbe foton darbe varış zamanında ortalanır öyle ki DDG2 kanal F (F2) kullanma süresi ayarlayın.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. resim odaklanarak
<ol><li>Set kamera kısa maruz kalma.<ol>
<li>DDG2 Kanal E (E2) kullanarak bir deneysel döngüsü başlangıcında açmak için CCD kamera tetikler.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Bir arka plan düşülen görüntü toplamak<ol>
<li>Birkaç kare faiz anyon ile çakışık lazer darbe ile toplamak.</li>
		<li>Birkaç çerçevelerle herhangi bir anyon değil rastlantısal lazer darbe ile toplamak.</li>
		<li>Tesadüf toplanan çerçeveler tesadüf toplanan kare çıkarma.</li>
		<li>Adımları yineleyin 5.2 ve görüntüyü birikir.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Görüntüleme repeller (V5) ve çıkarma (V6) elektrot gerilimi ayarlamak. Adım 5.2 tekrar ederek yeni bir resim oluşturur. Görüntü özellikleri kendi dar olduğunda durum odaklanarak en iyi elde edilir.</li>
</ol>6. resim koleksiyonu
<ol><li>Kısa çekim modunda fotoğraf makinesi ile centroided koleksiyonuna geçin.</li>
	<li>5.2 adlı bir alt piksel çözünürlüklü görüntü toplamaya optimum odaklama durumu arasındaki adımları yineleyin.</li>
</ol>7. veri çekme
Not: Bu bölümde gerçekleştirilen veri manipülasyon özellikle yazılı program MatLab platformu kullanarak gerçekleştirilir.
<ol><li>Resmin merkezine inversiyon, merkezi bulmak için görüntü içsel simetri kullanarak görüntünün Merkezi of mass (yoğunluğu) belirlenerek bulun veya (durumunda düşük sinyal gürültü) yinelemeli olarak spektrum içinde geçişler genişliğini en aza. farklı deneme merkezleri seçerek.<ol>
<li>Ters Abel 3D hız dağıtım kurtarmak için görüntü biçimini değiştirmek.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Photoelectron spectra oluşturmak<ol>
<li>Yoğunluk fonksiyonu tüm yarıçapı için açı olarak entegre (Bu radyal spektrumundadır ve dolayısıyla ivme veya hız etki alanı). Pratikte bu tüm dönüş yarıçapını toplamı tarafından sağlanır. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57989/57989eq01v2.jpg"> I(r) radyal yoğunluk ve I(r,θ) noktası r, θ yoğunlukta olduğu yerde.</li>
		<li>Spektrum elektron kinetik enerji yasland bilinen eBE geçişleri ile aynı koşullarda kaydedilmiş bir görüntü için kalibre. eKE eKEcal × (r/rcal)2 = nerede uzatmakref referans spektrumda bilinen bir geçişin kinetik enerji, rref bu geçiş için karşılık gelen başvuru yansıması ringde yarıçapı ve uzatmak deneysel yarıçapı r ile ilgili kinetik enerji görüntü.</li>
		<li>Radyal spektrum enerji etki alanı üzerinden Jacobian dönüştürme dönüştürmek. Belirli bir r karşılık gelen enerji 7.2.2 olduğu gibi belirlenir. Yoğunluğu I(r) √eKE tarafından ayrılmıştır.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Açısal dağıtım elektron.<ol>
<li>Bir geçiş spektrumunda seçin.</li>
		<li>Geçiş ve θ karşı komplo ile ilişkili radyal aralığı boyunca farklı küçük açısal aralıkları için entegre. Pratikte entegrasyonu, toplamı tarafından Aralık r0 -tüm dönüş yarıçapını üzerinden elde edilir FWHM/2'ye + FWHM/2. <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57989/57989eq02v2.jpg"> burada I(θ) açısal yoğunluğu, r0 maksimum geçiş radyal değeridir ve FWHM tam yarım maksimumda geçiş radyal aralığında genişliğidir.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarlarının veya diğer çıkar çatışması var.

İki faktör özellikle açıklanan protokol başarısı için önemlidir. En iyi mümkün hız eşleştirme koşulları belirlenmelidir ve daha önemlisi, istenen anyon bir yeterli ve nispeten zaman sabit verim üretilen gerekir. Adımları odaklanarak VMI ile ilgili adımları 5.2 ve 5.3 keskin (dar) görüntü özellikleri veren koşul belirlemek için görüntü analizi ile tandem yinelenmelidir. Her ne kadar bir kez optimum koşullar için belirli bir sistem elde aracı istikrarlı kalır elektrot gerilimi (V5 ve V6...

Anyon photoelectron görüntüleme1 photoelectron spektroskopisi üzerinde bir varyantıdır ve Atom/moleküler elektronik yapısı güçlü bir sonda ve elektron ve tarafsız türler arasındaki etkileşimler temsil eder. Elde ettiği bilgileri temel bağlı anlayış gelişmekte olan ve metastable (elektron-molekül saçılma rezonanslar) negatif iyon Devletler, kimyasal azaltma, disosiyatif ek işlemler ve iyon-molekül için kapı durumları etkileşimler. Ayrıca, sonuçları hayati testleri yüksek düzey ab initio teorik yöntemleri sağlar, sistemleri ve/veya sabit olmayan Devletler özellikle bu tasarlanmış son derece ile başa çıkmak için korelasyon.
Teknik iyon üretim, kütle spektrometresi ve ücretli2,3,4 hassas elektronik sonda için (ve küçük moleküller, titreşim) yapısı Imaging parçacık birleştirir. Anyonik türler çalışmak iyi kitle seçicilik uçuş kütle spektrometresi (TOF-MS) süreli sağlamaktadır. Görünür/yakın ultraviyole (UV) fotonlar tablo üst lazer kaynakları kullanımına izin veren aşırı elektron kaldırmak için yeterince enerjik. Anyon kullanımı ek bir yararı enerji rejimler altında elektron ve nötr atomların/molekülleri güçlü etkileşim temsil photoexcite düşük, kararsız anyonik Birleşik için yeteneğidir. Eşlenen hız görüntüleme5 (VMI) kullanımı Tekdüzen algılama verimliliği, düşük elektron kinetik enerjileri, bile tanıyor, tüm çkarlyor photoelectrons izler ve aynı anda büyüklüğü ve onların hızları yönünü ortaya çıkarır.
Deneysel sonuçlar photoelectron spectra (üst anyon iç enerji dağıtımları ayrıntılarını) ve kızı tarafsız iç devletler enerjisi ve photoelectron açısal dağılımları bulunduğu photoelectron görüntülerdir (ile ilgili Elektron önce dekolmanı yörünge). Bu teknik özellikle ilginç bir uygulama fs zaman çözüldü çalışmalarda bulunur. Ve bir ilk ultrafast lazer darbe (pompa) Dissosiyatif anyon elektronik devlet heyecanlandıran bir saniye geçici ultrafast darbe (soruşturma) gecikmiş sonra heyecanlı anyon elektron ayırır. Pompa-sonda zaman farkı kontrolünü enerji Birleşik sistem ve sistemin boşluklardır değişen doğası atomik motion ölçeğinde takip eder. Örnekler photodissociation ı2− ve diğer interhalogen türler6,7,8,9, parçalanma ve/veya elektron konaklama ı−·uracil 10,11,12,13, ben−·thymine13,14, ben−·adenine15, ben−·nitromethane16, 17 ve−·acetonitrile17 küme anyon ve şimdiye kadar beklenmedik şekilde uzun zaman ölçeği için Cu− atomik anyon üretim CuO2− photoexcitation sonra Vahiy 18.
Şekil 1 Washington Üniversitesi St. Louis (WUSTL) anyon photoelectron görüntüleme spektrometresi19' gösterir. Araç üç differentially pompalanan bölgelerinde oluşur. İyonları 10−5 Torr basınçta çalışır ve bir deşarj İyon kaynağı20ve elektrostatik iyon ekstraksiyon plaka içeren kaynak odasında üretilmektedir. İyonları (TOF-tüp basıncı 10−8 Torr olduğu) bir Wiley-McLaren TOF-MS21 kitle tarafından ayrılır. İyon algılama ve problama VMI objektif5 ve ücretli parçacık detektörü içeren algılama bölgede (10−9 Torr baskısı) yer alır. Araç ana bileşenleri şematik burada gölgeli bölge vakum sistemi içinde bulunan tüm öğeleri gösterir Şekil 1b gösterilmiştir. Gaz pulsed meme deşarj giriliyor. Yüksek giriş basıncı dengelemek için kaynak odası bir yağ bazlı difüzyon pompa kullanarak vakum altında tutulur. Deşarj bölge daha ayrıntılı Şekil 2aolarak gösterilmektedir. Yüksek bir potansiyel farkı meme yüzünden Teflon çubukları bir dizi tarafından yalıtımlı elektrot arasındaki uygulanır. Aslında, Teflon Flor atomları daha sonra sonuçlar için kaynak olarak davranır.
Akıntı anyon, katyonlar ve tarafsız türlerin bir karışımı üretir. İyon ekstraksiyon plaka, iyon ivme yığını, potansiyel anahtar ve microchannel plaka (MCP) dedektörü (Şekil 1b) 2 m formu uzun Wiley McLaren TOF-Bayan iyonları (negatif) gerilim darbe uygulamaya iyon ekstraksiyon plaka tarafından çıkarılan ve o zaman bütün iyonları aynı kinetik enerji hız. Einzel objektif kayma kesit iyon denge aletinin azaltır süre varyasyon ayıklama darbe büyüklükte VMI objektif varış zamanında odaklanır. Anyon hangi zamanlaması toplu bir Ayrıştırıcı davranır bir potansiyel anahtar22, kullanarak topraklamak için yeniden başvurulan. Anyon seçimi VMI lens anyon varış süresi ile görünür/yakın uv foton nabız varış eşitleyerek elde edilir. İyon ayrılık ve algılama bölgeleri petrol ücretsiz turbopumps görüntüleme dedektörü korumak için kullanın.
Anyon ve fotonlar photoelectrons iyon ve lazer ışınları arasında örtüşme temsil eden Steinmetz katı kayma hacmi boyunca üretmek için etkileşim. VMI lens (Şekil 2b) amacı tüm photoelectrons Dedektör ulaşmak ve photoelectrons ivme alanı dağıtımını korunur sağlamaktır üç açık elektrotlar ile oluşur. Öyle ki başlangıç kayma noktası ne olursa olsun, aynı ilk hız vektör ile elektron Dedektör üzerinde aynı noktada tespit edilir, bunu başarmak için farklı gerilimler aspiratör ve repeller uygulanır. Dedektör MCP chevron eşlemeli elektron çarpanları davranan bir dizi oluşur. Her kanal sırasına kazanç yerelleştirme ve ilk darbeden konumunu koruyarak birkaç mikron çapındadır. Fosfor ekran MCP arkasında bir ışık bir ücret eşleşmiş cihaz (CCD) kamera ile kaydedilmiş olarak güçlendirilmiş elektron darbe yoluyla konumunu gösterir.
Zamanlama ve süresi gerekli çeşitli gerilim darbeleri dijital gecikme jeneratörler (DDG, Şekil 3) çifti kullanılarak denetlenir. Tüm deneme tekrarlama oranı 10 Hz ile atış atış olarak tekrarlanır. Her çekim için kamera kare başına birkaç tespiti olayları üreten birkaç iyonları ve fotonlar etkileşim içindedir. Birkaç bin kare bir görüntü içine biriktirilir. Görüntü merkezi ivme alanı kaynağı temsil eder ve bu nedenle Merkezi (r) mesafeden bir elektron hızı ile doğru orantılıdır. Açısı θ, (görece foton polarizasyon yönünde) bir elektron'ın hızı yönünü temsil eder. Bir görüntü algılama olay yoğunlukları dağıtımını içerir. Böylece, aynı zamanda bir elektron tespiti (belirli bir noktada) olasılık yoğunluk temsil olarak görüntülenebilir. Görüntüyü gösterir dalga fonksiyonu (ψ) d. yorumlanması çağırma | ψ | 2 photoelectron23.
3D elektron olasılık yoğunluk cylindrically simetrik radyasyon elektrik vektör (εp) kutuplaşma sonucu bilgi şifreleme ile ilgili. Dağıtımı yeniden inşası matematiksel olarak elde24,25,26,27. Radyal dağılımı (elektronlar) yeniden içinde uygun Jacobian dönüşümün uygulanması yoluyla enerji etki alanına dönüştürülür ivme (hız) etki alanı photoelectron spektrumdur.
Bu deneylerde kullanılan spektrometre (Şekil 1) görüntüleme anyon photoelectron bir ölçüye göre enstrüman28olduğunu. Tablo 1 ve Tablo 2 ayarları iletişim kuralı için bu alet F− üretimi ve photoelectron dağıtım görüntüleme için özeldir. Tasarım birçok benzer sürümü çeşitli araştırma laboratuvarları6,29,30,31,32,33,34 kullanılır , 35 , 36 , 37 , 38 , 39 , 40 , 41 , 42ama hiçbir iki araç birbirine. Ayrıca, araç ayarlarını güçlü birbirine bağlı ve koşullar ve araç boyutları küçük değişiklikler için son derece hassas.

<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;

Anyon photoelectron görüntüleme enerji Birleşik ilişkili negatif iyonlar, tarafsız türler ve nötr moleküller/atomları ile ilişkisiz elektron etkileşimleri incelenmesi için çok etkili bir yöntemdir. State-of--art ın vacuo anyon üretim teknikleri geniş bir atomik, uygulamaya moleküler izin ve anyon sistemleri küme. Bunlar ayrılır ve uçuş zaman kütle spektrometresi kullanarak seçili. Elektron doğrusal polarize fotonlar (fotoğraf dekolmanı) üzerinden kızıl ötesi çevre ultraviyole için uyarma enerjileri için hazır erişim sağlayan masa üstü lazer kaynakları kullanma tarafından kaldırılır. Photoelectrons bir hız ile tespit görüntüleme objektif ve hassas dedektörü ilke olarak, her photoelectron Dedektör ulaştığı anlamına gelir pozisyon eşlenen ve algılama verimliliği tüm kinetik enerjileri için üniforma. İmge yolu ile matematiksel imar ters Abel dönüştürme kullanarak elde photoelectron spectra anyon iç enerji devlet dağıtım ve sonuç nötr enerji Birleşik ayrıntılarını ortaya koyuyor. Düşük elektron kinetik enerji tipik çözünürlük enerji düzeyi farklılıkları bir kaç millielectron-volt, yani, farklı titreşim düzeyleri moleküler türlerin veya spin-yörünge atomlar bölme için sırasına ortaya çıkarmak yeterlidir. Tersini Abel dönüştürme çıkarılan photoelectron açısal dağılımları, elektronik yapısını sondalama daha ayrıntılı izin ilişkili elektron orbital imzalar temsil eder. Spectra ve açısal dağıtımları da giden elektron ve uyarma sonraki kalan tarafsız türler arasındaki etkileşimler ayrıntılarını kodlamak. Teknik bir atomik anyon (F−) için uygulama tarafından resimli, ama da uygulanabilir moleküler anyon spektroskopisi ölçümü, düşük yalancı anyon rezonanslar (alternatif saçılma deneyler) olarak ve femtosecond (çalışma FS) zaman anyon Dinamik evrimi çalışmaların çözüldü.

Verileri üzerinde kamera, 640 × 480 piksel CCD dizisi kaydedilen centroiding43 tarafından kılavuz çözünürlüğe 6400 × 4800 mümkündür. Ancak, spectra ve açısal dağılımları çıkarma ters Abel dönüştürme nispeten sorunsuz olarak değiştirmek için görüntü yoğunluğu gerektiren veri içerir. Bir uzlaşma centroided veri "n × n blok puan toplayarak binned". Benzer tedavi sonuçları görüntüleme ekranı için de gereklidir.
<p class="...

Watch this Scientific Journal Video about Photoelectron Imaging of Anions Illustrated by 310 Nm Detachment of Fâˆ' at JoVE.com

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

Burada, bir protokol photoelectron görüntüleme anyonik türler için mevcut. Buna vacuo oluşturulan ve kütle spektrometresi tarafından ayrılmış anyon Imaging, anyon ve nötr enerji düzeyleri, anyon ve tarafsız yapı ayrıntılarını ve anyon elektronik devlet niteliğini veren eşlenen hız photoelectron kullanarak probed.

F− 310 Nm dekolmanı tarafından resimli anyon photoelectron görüntüleme

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

photoelectron-imaging-of-anions-illustrated-by-310-nm-detachment-of-f

Education

Research

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Chemistry

Unit 1

Periodic Properties of the Elements

Work and Kinetic Energy

SCIENTISTS IN ACTION

8.6K Görüntüleme.  Washington University in St. Louis. Burada, bir protokol photoelectron görüntüleme anyonik türler için mevcut. Buna vacuo oluşturulan ve kütle spektrometresi tarafından ayrılmış anyon Imaging, anyon ve nötr enerji düzeyleri, anyon ve tarafsız yapı ayrıntılarını ve anyon elektronik devlet niteliğini veren eşlenen hız photoelectron kullanarak probed.

Video: 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.

Rapid III-V Heteroepitaxial Karakterizasyonu için Elektron Channeling Kontrast Görüntüleme

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

Mühendislik

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.

Microfabricated kullanarak iyonları bindirme için deneysel yöntemleri iyon tuzakları yüzey

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.

Bir deneysel protokol için Femtosecond NIR/UV-serbest elektron lazerler ile XUV pompa-sonda deneyler

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

Kimya

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.

Yapısal Photoresponsive sıvı kristaller dinamikleri gözlemlemek için yeni teknikleri

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.

Planar on Tek Molekül Floresans Mikroskopi bilayers Desteklenen

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 ...

Biyomühendislik

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.

Toplam İç Yansıma Floresan (TIRF) Mikroskobu Kullanılarak Lipid Çift Katmanlarında Yanal Mobilite ve İyon Kanalı Aktivitesinin Tek Moleküllü Görüntülenmesi

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

Biyokimya

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.

Membran Proteinleri Konformasyonel Dynamics incelenmesi In situ Site Floresan Etiketleme

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

Biyoloji

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.

PTIRFM ile görüntüleme Plazma Membran deformasyonlar

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.

Bir nanometre Hassasiyet Floresans Görüntüleme (Fiona)

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

F⁻ 310 Nm dekolmanı tarafından resimli anyon photoelectron görüntüleme

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler