تصوير الانفجار كولومب كأداة للتمييز بين الفراغية

الهدف العام من هذه التجربة هو استخدام انفجار كولوم لتصوير استخدام أيدي الجزيئات الفردية في الطور الغازي. هذه الطريقة هي نهج جديد لمعالجة الأسئلة المهمة في الكيمياء الفراغية. على وجه الخصوص ، يسمح بتحديد التكوين المطلق للأنواع اللولبية الصغيرة وديناميكياتها المستحثة ضوئيا.

الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكن تسجيل الطاقة واتجاه الانبعاث لجميع شظايا الشحنة من التفكك الجزيئي بالصدفة. لقد طورنا تقنية التصوير متعدد المصادفات هذه على مدى أكثر من 25 عاما لمعرفة المزيد عن أسرار الكيمياء الفراغية وقياسها على أساس الجزيئات المفردة. جوهر التجربة هو إعداد للتصوير المتزامن للأيونات وليزر الفيمتو ثانية مثل جهاز COLTRIMS هذا.

يدخل شعاع ليزر الفيمتو ثانية من غرفة مجاورة. يتم تصوير أساسيات تقنية COLTRIMS في هذه الرسوم المتحركة. يدخل شعاع جزيئي إلى غرفة التفريغ من خلال فوهة ومقشدة.

يعبر شعاع الليزر الحزمة الجزيئية بزوايا قائمة ويؤدي إلى التأين والتجزئة اللاحقة. يوجه المجال الكهربائي في مقياس الطيف الأيونات إلى الكاشف حيث يتم تسجيل أوقات ومواقع تأثيراتها. قم بإعداد الإعداد للتشغيل وتحقق من الفراغ في غرفة التفاعل.

يجب أن يكون الضغط أقل من 10 أس سالب تسعة hectopascal. مع تشغيل الليزر وبكثافة منخفضة قم بإجراء محاذاة الحزمة. تأكد من دخول الشعاع إلى غرفة التجربة وانعكاسه من مرآة التركيز البؤري في الغرفة.

استخدم بطاقة شعاع للتحقق من أن الحزم الواردة والصادرة تتطابق مكانيا. قم بحظر شعاع الليزر قبل المتابعة. استعد لتشغيل مدادات طاقة المطياف والكاشف.

أولا ، قم بإيقاف تشغيل مقاييس التفريغ في غرفة التفاعل. بعد ذلك ، قم بتوصيل خرج الإشارة المضخم للوحات القنوات الدقيقة براسم الذبذبات السريع. الآن قم بتشغيل مصادر الطاقة عالية الجهد للكاشف والمجال الكهربائي في مقياس الطيف.

ارجع إلى العمل مع شعاع الليزر عن طريق إلغاء حظره أولا. جهز مرشح استقطاب قابل للدوران لضبط شدة الحزمة. ضع عداد الطاقة في الشعاع قبل الغرفة مباشرة واستخدم المرشح لضبط شدة الشعاع إلى أقل من 10 إلى 14 واط لكل سنتيمتر مربع.

بالنسبة لهذا الإعداد ، يتوافق هذا مع 100 مللي واط على عداد الطاقة. قم بإزالة عداد الطاقة ولاحظ أثر راسم الذبذبات. من الأهمية بمكان التحقق من جودة الإشارة وإعدادات الكاشف.

إذا تم تسجيل الكثير من الضوضاء ، فمن الصعب جدا العثور على المصادفات الحقيقية. يجب أن يكون تردد الإشارة حوالي 5٪ من معدل تكرار الليزر. يجب أن تحتوي الإشارة على ذروة واحدة تبلغ عدة مئات من الملي فولت دون أي رنين.

يجب ألا يتجاوز عرض الإشارات من لوحة القناة الدقيقة 10 نانو ثانية. انتقل الآن إلى برنامج الحصول على البيانات. هناك ، اعرض صورة للكاشف ، والتي يجب أن تكون دائرة بها بقعة منتشرة في مركزها بسبب الليزر.

في هذه المرحلة ، قم بتوفير شريط واحد من الأرجون من أسطوانة غاز كمصدر لنفاثة الغاز. راقب صورة الكاشف مباشرة في برنامج الحصول على البيانات أثناء ضبط مرآة التركيز البؤري. إذا ظهرت بقعة ضيقة ، فقد تم تحديد موقع النفاثة الجزيئية وشعاع الليزر.

الهدف هو تعظيم تداخل الشعاع النفاث وزيادة الأعداد في البقعة النفاثة. بعد تحسين تداخل الشعاع النفاث ، قم بإعداد العينة لاستخدامها في التجربة. هذه العينة موجودة بالفعل في أسطوانة متوافقة مع الإعداد.

أولا ، قم بتبريد الأسطوانة في النيتروجين السائل لمدة دقيقة إلى دقيقتين لتجنب فقدان العينة. قم بتوصيل الأسطوانة المبردة بنظام النفاث وشد الاتصال لجعلها مقاومة للفراغ. بعد ذلك ، افتح الصمام لضخ النظام لبضع ثوان لإزالة الهواء.

انتظر حتى تعود العينة إلى درجة حرارة الغرفة قبل فتح الصمام على فوهة النفاثة. يجب أن يزداد الضغط في غرفة المصدر. ارجع إلى برنامج الحصول على البيانات.

في الكمبيوتر ، تحقق من أن بقعة نفاثة لا تزال مرئية ، وحدد أبرز القمم في طيف وقت الرحلة. استمر في العمل في برنامج الحصول على البيانات. للتحليل ، قم بعمل مخطط باستخدام وقت رحلة الأيون الأول المكتشف على طول المحور x ووقت رحلة الأيون الثاني المكتشف على طول المحور y.

عندما يتم اكتشاف جزأين بالصدفة ، فإنهما يظهران كمناطق ذات العديد من التهم. إذا أضافت جزأتان ما يصل إلى الكتلة الأصلية ، فإنهما يحققان الحفاظ على الزخم ويظهران كخطوط قطرية حادة. قم بإجراء تحليل وقت الرحلة لأربعة جسيمات باستخدام مخطط تم إنشاؤه عن طريق جمع أوقات الرحلة للضربتين الأولى والثانية لاستخدامها كقيمة المحور x وجمع أوقات الرحلة للضربتين الثالثة والرابعة لاستخدامها في قيمة المحور y.

تكشف مواقع وأشكال الهياكل الناتجة عن معلومات الجماهير والزخم. اضبط طاقة الليزر بحيث يتم تحسين عدد التهم في الطيف. عند تحسين معدل التفكك ذي الصلة ، علينا أن نضع في اعتبارنا أن المعدل الإجمالي يجب ألا يتجاوز 10٪ من معدل تكرار الليزر لتجنب المصادفات الخاطئة.

هذه البيانات مأخوذة من خليط عرقي اصطناعي من بروموكلورو فلوروميثان. يتم عرض الأحداث التي تم فيها تسجيل تجزئة إلى خمسة أيونات مشحونة منفردة. يتم حساب المحور الأفقي باستخدام حاصل ضرب ثلاثي لنواقل الزخم لأيونات الهالوجين.

يقع متماثل S على يسار الرسم البياني. يوضح الرسم البياني بيانات الزاوية المرتبطة به. يوجد متماثل R على يمين الرسم البياني مع رسم تخطيطي لتوضيح زاويته.

معدل تكرار الليزر 100 كيلو هرتز واستغرق القياس حوالي 11 ساعة. توضح هذه الرسوم المتحركة كيف يمكن استخدام بيانات متجه الزخم المسجلة للشظايا لتحويل اتجاهها العشوائي في النفاثات إلى نظام إحداثيات جزيئي. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فكرة عن كيفية إجراء تصوير انفجار كولوم باستخدام تقنية COLTRIMS.

يسمح تسجيل متجهات الزخم لأربعة أو خمسة أجزاء بالصدفة برؤية مفصلة للجزيء. ومع ذلك ، فإن استخراج هذه المعلومات من البيانات الأولية يتطلب الكثير من الجهد في خطوة التحليل. تحدث أسرار علوم الحياة في عالم الجزيئات على نطاق زمني يبلغ جزء من المليار من الثانية ويمكن لطريقتنا أن تكشف عن هذه الديناميكيات السريعة وتصورها.