Name: measurement of ultrafast vibrational coherences in polyatomic radical cations with strong-field adiabatic ionization
Uploaded: 2018-08-06T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measurement of Ultrafast Vibrational Coherences in Polyatomic Radical Cations with Strong-Field Adiabatic Ionization at JoVE.com

Ce travail a été soutenu par le Bureau de recherche américain armée à travers le contrat W911NF-18-1-0051.

Remarque : Tous les instruments commercialement acquis et les pièces telles que le laser, pompes à vide, chambre, tube de temps de vol et détecteur de plat de microchannel ont été installés et utilisés conformément aux instructions du fabricant ou manuel de l’utilisateur. Lunettes de protection laser conçu pour les intensités de laser d’exploitation et longueurs d’onde doivent être portés.
1. construction de TOF-MS26
<ol><li>Concevoir et construire ...

<ol>
	<li>Letokhov, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photophysics+and+Photochemistry.">Photophysics and Photochemistry.</a> Physics Today. 30 (5), 23-32 (1977).</li><li>Bloembergen, N., Yablonovitch, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infrared+laser+induced+unimolecular+reactions.">Infrared laser induced unimolecular reactions.</a> Physics Today. 31 (5), 23-30 (1978).</li><li>Zewail, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+selective+chemistry-is+it+possible?.">Laser selective chemistry-is it possible?.</a> Physics Today. 33 (11), 25-33 (1980).</li><li>Brif, C., Chakrabarti, R. L., Rabitz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+quantum+phenomena:+past,+present+and+future.">Control of quantum phenomena: past, present and future.</a> New Journal of Physics. 12, 075008 (2010).</li><li>Bloembergen, N., Zewail, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+redistribution+and+the+question+of+mode+selective+laser+chemistry+revisited.">Energy redistribution and the question of mode selective laser chemistry revisited.</a> The Journal of Physical Chemistry. 88 (23), 5459-5465 (1984).</li><li>Rosker, M. J., Dantus, M., Zewail, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Femtosecond+real-time+probing+of+reactions.+I.+The+technique.">Femtosecond real-time probing of reactions. I. The technique.</a> The Journal of Chemical Physics. 89 (10), 6113-6127 (1988).</li><li>Zewail, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Femtochemistry:+Recent+progress+in+studies+of+dynamics+and+control+of+reaction+and+their+transition+states.">Femtochemistry: Recent progress in studies of dynamics and control of reaction and their transition states.</a> The Journal of Physical Chemistry. 100 (31), 12701-12724 (1996).</li><li>Warren, W. S., Rabitz, H., Dahleh, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coherent+Control+of+Quantum+Dynamics:+The+Dream+Is+Alive.">Coherent Control of Quantum Dynamics: The Dream Is Alive.</a> Science. 259 (5101), 1581-1589 (2003).</li><li>Kosma, K., Trushin, S. A., Fu&#223;, W., Schmid, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cyclohexadiene+ring+opening+observed+with+13+fs+resolution:+coherent+oscillations+confirm+the+reaction+path.">Cyclohexadiene ring opening observed with 13 fs resolution: coherent oscillations confirm the reaction path.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 11 (1), 172-181 (2009).</li><li>De, S., Magrakvelidze, M., Bocharova, I. A., Ray, D., Cao, W., Znakovskaya, I., Li, H., Wang, Z., Laurent, G., Thumm, U., Kling, M. F., Litvinyuk, I. V., Ben-Itzhak, I., Cocke, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Following+dynamic+nuclear+wave+packets+in+N2,+O2+and+CO+with+few-cycle+infrared+pulses.">Following dynamic nuclear wave packets in N2, O2 and CO with few-cycle infrared pulses.</a> Physical Review A. 84 (4), 043410 (2011).</li><li>Bryan, W. A., McKenna, J., English, E. M. L., Wood, J., Calvert, C. R., Torres, R., Murphy, D. S., Turcu, I. C. E., Collier, J. L., McCann, J. F., Williams, I. D., Newell, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolated+vibrational+wavepackets+in+D2+:+Defining+superposition+condition+and+wavepacket+distinguishability.">Isolated vibrational wavepackets in D2+: Defining superposition condition and wavepacket distinguishability.</a> Physical Review A. 76 (5), 053402 (2007).</li><li>Calvert, C., Bryan, W., Newell, W., Williams, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time+resolved+studies+of+ultrafast+wavepacket+dynamics+in+hydrogen+molecules.">Time resolved studies of ultrafast wavepacket dynamics in hydrogen molecules.</a> Physics Reports. 491 (1), 1-28 (2010).</li><li>Kelkensberg, F., Lefebvre, C., Siu, W., Ghafur, O., Nguyen-Dang, T. T., Atabek, O., Keller, A., Serov, V., Johnsson, P., Swoboda, M., Remetter, T., L&#39;Huillier, A., Zherebtsov, S., Sansone, G., Benedetti, E., Ferrari, F., Nisoli, M., L&#233;pine, F., Kling, M. F., Vrakking, M. J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+dissociative+ionization+and+wave-packet+dynamics+studied+using+two-color+XUV+and+IR+pump-probe+spectroscopy.">Molecular dissociative ionization and wave-packet dynamics studied using two-color XUV and IR pump-probe spectroscopy.</a> Physical Review Letters. 103 (12), 123005 (2009).</li><li>Erattupuzha, S., Larimian, S., Baltuska, A., Xie, X., Kitzler, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-pulse+control+over+double+ionization+pathways+in+CO2.">Two-pulse control over double ionization pathways in CO2.</a> The Journal of Chemical Physics. 144 (2), 024306 (2016).</li><li>Rudenko, A., Makhija, V., Vajdi, A., Ergler, T., Schurholz, M., Kushawaha, R. K., Ullrich, J., Moshammer, R., Kumarappan, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strong+field-induced+wave+packet+dynamics+in+carbon+dioxide+molecule.">Strong field-induced wave packet dynamics in carbon dioxide molecule.</a> Faraday Discussions. 194, 463-478 (2016).</li><li>Pearson, J. B., Nichols, S. R., Weinacht, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+fragmentation+driven+by+ultrafast+dynamic+ionic+resonances.">Molecular fragmentation driven by ultrafast dynamic ionic resonances.</a> The Journal of Chemical Physics. 127 (13), 131101 (2007).</li><li>Bohinski, T., Tibbetts, K. M., Tarazkar, M., Romanov, D. A., Matsika, S., Levis, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strong+field+adiabatic+ionization+prepares+a+launch+state+for+coherent+control.">Strong field adiabatic ionization prepares a launch state for coherent control.</a> The Journal of Physical Chemistry Letters. 5 (24), 4305-4309 (2014).</li><li>Tibbetts, K. M., Tarazkar, M., Bohinski, T., Romanov, D. A., Matsika, S., Levis, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+the+dissociation+dynamics+of+acetophenone+radical+cation+through+excitation+of+ground+and+excited+state+wavepacket.">Controlling the dissociation dynamics of acetophenone radical cation through excitation of ground and excited state wavepacket.</a> The Journal of Physics B: Atomic, Molecular, and Optical Physics. 48 (16), 164002 (2015).</li><li>Ampadu Boateng, D., Gutsev, G. L., Jena, P., Tibbetts, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+coherent+vibrational+dynamics+dynamics+in+dimethyl+methylphosphonate+radical+cation.">Ultrafast coherent vibrational dynamics dynamics in dimethyl methylphosphonate radical cation.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 20 (7), 4636-4640 (2018).</li><li>Ampadu Boateng, D., Gutsev, G. L., Jena, P., Tibbetts, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissociation+dynamics+of+3-+and+4-nitrotoluene+radical+cations:+Coherently+driven+C-NO2+bond+homolysis.">Dissociation dynamics of 3- and 4-nitrotoluene radical cations: Coherently driven C-NO2 bond homolysis.</a> The Journal of Chemical Physics. 148 (13), 134305 (2018).</li><li>Markevitch, A. N., Romanov, D. A., Smith, S. M., Schlegel, H. B., Ivanov, M. Y., Levis, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sequential+non+adiabatic+excitation+of+large+molecules+and+ions+driven+by+strong+laser+fields.">Sequential non adiabatic excitation of large molecules and ions driven by strong laser fields.</a> Physical Review A. 69 (1), 013401 (2004).</li><li>Lezius, M., Blanchet, M., Rayner, D. M., Villeneuve, D. M., Stolow, A., Ivanov, M. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonadiabatic+multielectron+dynamics+in+strong+field+molecular+ionization.">Nonadiabatic multielectron dynamics in strong field molecular ionization.</a> Physical Review Letters. 86 (1), 51 (2001).</li><li>Lezius, M., Blanchet, V., Ivanov, M. Y., Stolow, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyatomic+molecules+in+strong+laser+fields:+Nonadiabatic+multielectron+dynamics.">Polyatomic molecules in strong laser fields: Nonadiabatic multielectron dynamics.</a> The Journal of Chemical Physics. 117 (4), 1575 (2002).</li><li>Bohinski, T., Tibbetts, K. M., Tarazkar, M., Romanov, D., Matsika, S., Levis, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+an+electronic+resonance+in+a+ground-state,+gas-phase+acetophenone+cation+via+strong-field+mass+spectrometry.">Measurement of an electronic resonance in a ground-state, gas-phase acetophenone cation via strong-field mass spectrometry.</a> The Journal of Physical Chemistry Letters. 4 (10), 1587-1591 (2013).</li><li>Bohinski, T., Tibbetts, K. M., Tarazkar, M., Romanov, D., Matsika, S., Levis, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+ionic+resonances+in+alkyl+phenyl+ketone+cations+via+infrared+strong+field+mass+spectrometry.">Measurement of ionic resonances in alkyl phenyl ketone cations via infrared strong field mass spectrometry.</a> The Journal of Physical Chemistry A. 117 (47), 12374-12381 (2013).</li><li>Wiley, W. C., McLaren, I. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-of-Flight+Mass+Spectrometer+with+Improved+Resolution.">Time-of-Flight Mass Spectrometer with Improved Resolution.</a> Review of Scientific Instruments. 26, 1150-1156 (1955).</li><li>Gutsev, G. L., Ampadu Boateng, D., Jena, P., Tibbetts, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Theoretical+and+Mass+Spectrometry+Study+of+Dimethyl+Methylphosphonate:+New+Isomers+and+Cation+Decay+Channels+in+a+Femtosecond+Laser+Field.">A Theoretical and Mass Spectrometry Study of Dimethyl Methylphosphonate: New Isomers and Cation Decay Channels in a Femtosecond Laser Field.</a> The Journal of Physical Chemistry A . 121 (44), 8414-8424 (2017).</li><li>Hankin, S. M., Villeneuve, D. M., Corkum, P. B., Rayner, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intense-field+laser+ionization+rates+in+atoms+and+molecules.">Intense-field laser ionization rates in atoms and molecules.</a> Physical Review A. 64 (1), 013405 (2001).</li><li>Amitay, Z., Zajfman, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+type+of+multiparticle+three-dimensional+imaging+detector+with+subnanosecond+time+resolution.">A new type of multiparticle three-dimensional imaging detector with subnanosecond time resolution.</a> Review of Scientific Instruments. 68 (3), 1387-1392 (1997).</li><li>Trebino, R., Kane, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+phase+retrieval+to+measure+the+intensity+and+phase+of+ultrashort+pulses:+frequency-resolved+optical+gating.">Using phase retrieval to measure the intensity and phase of ultrashort pulses: frequency-resolved optical gating.</a> Journal of the Optical Society of America A. 10 (5), 1101 (1993).</li><li>DeLong, K. W., Trebino, R., Hunter, J., White, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency-resolved+optical+gating+with+the+use+of+second+harmonic+generation.">Frequency-resolved optical gating with the use of second harmonic generation.</a> Journal of the Optical Society of America B. 11 (11), 2206 (1994).</li><li>Trebino, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Frequency Resolved Optical Gating. , (2000).</li><li>Ruff, J. A., Siegman, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-pulse+laser+beam+quality+measurements+using+a+CCD+camera+system.">Single-pulse laser beam quality measurements using a CCD camera system.</a> Optics Letters. 31 (24), 4907-4909 (1992).</li><li>Trushin, S. A., Kosma, K., Fu&#223;, W., Schmid, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sub-10-fs+supercontinuum+radiation+generated+by+filamentation+of+few-cycle+800+nm+pulses+in+argon.">Sub-10-fs supercontinuum radiation generated by filamentation of few-cycle 800 nm pulses in argon.</a> Optics Letters. 32 (16), 2432-2434 (2007).</li><li>Fu&#223;, W., Schmid, W. E., Pushpa, K. K., Trushin, S. A., Yatsuhashi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+relaxation+and+coherent+oscillations+in+aminobenzonitriles+in+the+gas+phase+probed+by+intense-field+ionization.">Ultrafast relaxation and coherent oscillations in aminobenzonitriles in the gas phase probed by intense-field ionization.</a> Physical Chemistry Chemical Physics . 9 (10), 1151-1169 (2007).</li></ol>

Ce protocole permet de résoudre ultrarapide dynamique vibratoire dans polyatomiques cations radicalaires par une préparation sélective des ions dans l’état électronique fondamental. Alors que la procédure standard champ fort d’ionisation à l’aide de 800 nm peut préparer des cohérences vibrationnels en cations radicalaires État sol-électronique de première rangée diatomiques10,11,12,<sup class="xref"...

Depuis l’invention du laser en 1960, le but de briser sélectivement les liaisons chimiques dans les molécules a été un rêve de longue date de chimistes et de physiciens. La capacité de régler les deux laser fréquence et intensité était censée permettre un clivage direct d’une caution de cible par absorption sélective de l’énergie à la fréquence de vibration associé1,2,3,4 . Cependant, premières expériences trouvent qu’intramoléculaire redistribution vibratoire de l’énergie absorbée tout au long de la molécule souvent conduit à une coupure non sélective des plus faibles liaisons4,5. Ce n’est que le développement de femtoseconde pulsé lasers et de la pompe-sonde technique6 vers la fin des années 1980 qui dirigent le manipulation des états vibrationnels cohérentes, ou des « paquets d’onde », activé contrôle réussi au clivage de la liaison et autre objectifs6,7,8. Mesures de pompe-sonde, dans lequel l’impulsion « pompe » prépare un état excité ou ion qui est excitée par la suite par une impulsion de différé « sonde », demeurent l’une des techniques plus largement utilisées pour l’étude des phénomènes ultrarapides en molécules9, 10,11,12,13,14,15,16,17,18, 19,20.
Une limitation importante à l’étude de la dissociation ultrarapide dynamique des cations de radicaux polyatomiques utilisant l’excitation de pompe-sonde couplée à une détection par spectrométrie de masse découle non sélectif fragmentation de la molécule cible par la pompe ionisante impulsions à la TI : Sapphire longueur d’onde de 800 nm21,22,23. Cette fragmentation excessive résulte d’ionisation multiphotonique non adiabatique et peuvent être atténuée en déplaçant la longueur d’onde d’excitation dans le proche infrarouge (e.g., 1200-1500 nm)22,23,24, 25. À ces longueurs d’onde, la contribution des augmentations tunnel électrons adiabatique par rapport à une excitation multiphotonique dans le processus d’ionisation22,23. Tunneling adiabatique donne peu d’énergie excédentaire à la molécule et formes principalement « à froid » état fondamental ions moléculaires19,22,23. Nos travaux antérieurs a démontré que l’utilisation d’excitation proche infrarouge améliore considérablement la préparation des excitations vibrationnelles cohérentes, ou « des paquets d’onde », dans des cations radicalaires polyatomiques comparativement à 800 nm excitation19, 20. Cet ouvrage illustre la différence entre champ fort ionisation dominée par contributions multiphotoniques et tunnel avec mesures pompe-sonde recueillies sur la guerre chimique agent simulant Diméthyl méthylphosphonate (DMMP) à l’aide de 1500 nm et 800 nm longueurs d’onde de pompe.
Dans nos expériences de pompe-sonde, une paire d’impulsions laser ultracourtes est différé, recombiné et ciblée dans un spectromètre de masse de temps de vol, comme le montre notre installation à la Figure 1. Ces expériences nécessitent un amplificateur régénératrice de TI : Sapphire produisant > 2 mJ, 800 nm, 30 impulsions fs. La sortie de l’amplificateur est répartie sur un séparateur de faisceau de 90/10 (r : %T %), où la plupart de l’énergie est utilisée pour pomper un amplificateur paramétrique optique (OPA) pour la génération de 1200-1600 nm, 100-300 µJ, impulsions de 20-30 fs. Le diamètre du faisceau IR pompe est étendu à 22 mm et le diamètre du faisceau sonde 800 nm bas-collimaté à 5,5 mm et fourrés en utilisant un iris. Ces collimations résultent en la faisceau pompe mise au point d’une beaucoup plus petite taille (9 µm) faisceau, que le faisceau de la sonde (30 µm), assurant ainsi que tous les ions formés durant l’impulsion de pompe ionisantes sont excitées par la pulsation sonde différées dans le temps. Cette configuration est utilisée parce que le but de nos expériences est d’étudier la dynamique de l’ion moléculaire parent, qui peut-être se former même à des intensités plus faibles près des bords du faisceau focalisé. Notons que si la dynamique des espèces ioniques plus fortement excité présentent un intérêt, alors le diamètre du faisceau sonde convient plus petit que celui de la pompe.
Les impulsions de la pompe et la sonde se propagent collinearly et sont concentrent dans la région d’extraction d’un Wiley-McLaren spectromètre de masse de temps de vol (TOF-MS)26 (Figure 2). Moléculaires échantillons placés dans un flacon sont attachés à l’entrée et ouvert au vide. Cette configuration nécessite que la molécule incriminés ont une pression de vapeur non nulle ; pour les molécules à faible pression de vapeur, le flacon peut être chauffé. Le débit de l’échantillon gazeux dans la chambre est contrôlé par deux soupapes fuite variable. L’échantillon entre dans la chambre grâce à un 1/16" en acier inoxydable tube environ 1 cm de la mise au point du laser (Figure 2) afin d’offrir une concentration locale élevée de molécule cible dans la région d’extraction27. La plaque d’extraction a une fente de 0,5 mm orientée orthogonale pour les voies de propagation et ion laser. Parce que la gamme de Rayleigh de la poutre de la pompe est d’environ 2 mm, cette fente est un filtre, qui permet uniquement des ions générées à partir du volume focal central où l’intensité est le plus élevée de passer à travers l’extraction plaque28. Les ions entrer dans un tube sans champ dérive de 1 m pour atteindre le Z-gap canal micro plaque (MCP) détecteur29, où ils sont détectés et enregistrés avec un oscilloscope numérique 1GHz à la fréquence de répétition de 1kHz du laser Ti : Sapphire commercial typique.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Mass spectrometer components</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TOF lens stack and flight tube assembly</td>
			<td>Jordan TOF Products, Inc.</td>
			<td>C-677</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>18 mm Z-gap detector assembly</td>
			<td>Jordan TOF Products, Inc.</td>
			<td>C-701Z</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TOF high voltage power supply</td>
			<td>Jordan TOF Products, Inc.</td>
			<td>D-603</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum system components</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary vane backing pump</td>
			<td>Edwards Vacuum LLC</td>
			<td>RV12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Turbomolecular pumps (2)</td>
			<td>Edwards Vacuum LLC</td>
			<td>EXT255H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Turbomolecular pump controllers (2)</td>
			<td>Edwards Vacuum LLC</td>
			<td>EXC300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure gauge</td>
			<td>Edwards Vacuum LLC</td>
			<td>AIGX-S-DN40CF</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chiller for water cooling</td>
			<td>Neslab</td>
			<td>CFT-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Femtosecond laser system</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ti:Sapphire regenerative amplifier</td>
			<td>Coherent, Inc.</td>
			<td>Astrella</td>
			<td>oscillator and amplifier in a single integrated system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical Parametric Amplifer (OPA)</td>
			<td>Light Conversion</td>
			<td>TOPAS Prime</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motion control</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motorized linear translation stage 1&#34; travel</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>Z825B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>controller for linear translation stage</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>KDC 101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB controller hub and power supply</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>KCH 601</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Manual linear translation stage 1&#34; travel</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PT1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Detectors</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pyroelectric laser energy meter</td>
			<td>Coherent, Inc.</td>
			<td>1168337</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal laser power meter</td>
			<td>Coherent, Inc.</td>
			<td>5356E16R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Si-biased detector 200-1100 nm</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>DET10A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compact USB CMOS Camera</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>DCC1545M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB spectrometer</td>
			<td>Ocean Optics</td>
			<td>HR4000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 GHz digital oscilloscope&#160;</td>
			<td>LeCroy</td>
			<td>WaveRunner 610Zi</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optics</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Type 1 BBO crystal</td>
			<td>Crylight Photonics</td>
			<td>BBO007</td>
			<td>aperture and thickness may be customized</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Achromatic half wave plate, 1100-2000 nm</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>AHWP05M-1600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wollaston prism polarizer</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>WPM10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hollow retro-reflector</td>
			<td>PLX, Inc.</td>
			<td>OW-20-1C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Variable neutral density filter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>NDC-100C-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Longpass dichroic mirror 2&#34; diameter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>DMLP950L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Camera image software</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>ThorCam</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Instrument communication interface</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>NI-MAX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graphical development environment for measurement programs</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>LabVIEW</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data processing software</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td>MATLAB</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measurement of ultrafast vibrational coherences in polyatomic radical cations with strong-field adiabatic ionization

Nous présentons une méthode de pompe-sonde pour la préparation des cohérences vibrationnels en cations radicalaires polyatomiques et sonder leur dynamique ultra-rapide. En passant la longueur d’onde de l’impulsion de pompe ionisantes champ fort du couramment utilisé 800 nm dans le proche infrarouge (1200-1600 nm), la contribution de l’adiabatique electron tunneling pour le processus d’ionisation augmente par rapport à absorption multiphoton. Ionisation adiabatique se traduit par une population prédominante de l’état électronique fondamental de l’ion lors du retrait des électrons, qui prépare efficacement un État vibrationnel cohérent (« paquet d’ondes ») se prêtent à une excitation ultérieure. Dans nos expériences, la dynamique vibratoire cohérente est hybridée avec une impulsion de nm 800 faibles-champ et la fonction du temps des produits de dissociation mesurées dans un spectromètre de masse à temps de vol. Nous présentons les mesures sur la molécule Diméthyl méthylphosphonate (DMMP) pour illustrer comment utilisant des impulsions de 1500 nm pour l’excitation augmente l’amplitude des oscillations cohérentes dans les rendements en ions d’un facteur 10 par rapport aux 800 impulsions nm. Ce protocole peut être mis en œuvre dans des configurations de pompe-sonde existants grâce à l’incorporation d’un amplificateur paramétrique optique (OPA) pour la conversion de longueur d’onde.

Résultats obtenus pour la molécule DMMP21 sont présentés. La figure 3 montre les spectres de masse de DMMP prises à zéro temporisé avec les intensités maximales de la pompe de 1500 nm et 800 impulsions de sonde nm étant 8 x 10,13 et 8 x 1012 W cm-2, respectivement. Pour référence, le spectre de masse pris avec seulement le pouls de la pompe est aussi indiqué. Les spectres sont en moyenne plu...

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Measurement of Ultrafast Vibrational Coherences in Polyatomic Radical Cations with Strong-Field Adiabatic Ionization

Nous présentons un protocole pour sonder ultrarapides cohérences vibrationnelles dans des cations radicalaires polyatomiques qui résultent de la dissociation moléculaire.

Mesure d’ultrarapides cohérences vibrationnelles dans des Cations radicalaires polyatomiques avec ionisation adiabatique Strong-champ

We present a pump-probe method for preparing vibrational coherences in polyatomic radical cations and probing their ultrafast dynamics. By shifting the ...

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