Direct Imaging von lasergetriebenen Ultrakurz Molecular Rotation

Zusammenfassung

Wir präsentieren ein Protokoll zur Erstellung eines Echtzeit-Films eines molekularen Rotationswellenpakets unter Verwendung eines hochauflösenden Coulomb-Explosionsbildgebungsaufbaus.

Zusammenfassung

Wir stellen eine Methode zur Visualisierung von laserinduzierten, ultraschnelle molekulare Drehwellenpaketdynamik. Wir haben ein neues 2-dimensionale Coulomb Explosion Imaging-Setup entwickelt, in denen ein bisher nicht praktikabel-Kamerawinkel realisiert wird. In unserer Imaging-Technik, zweiatomigen Moleküle werden mit einem zirkular polarisierten starken Laserpuls bestrahlt. Die ausgestoßenen Atomionen sind senkrecht zu der Laserausbreitungs beschleunigt. Die Ionen in der Laserpolarisationsebene liegen, werden durch die Verwendung eines mechanischen Schlitz ausgewählt, und mit einem Hochdurchsatz abgebildet wird, 2-dimensionalen Detektor installiert parallel zur Polarisationsebene. Weil ein zirkular polarisiertes (isotrop) Coulomb explodierenden Impuls verwendet wird, entspricht die beobachtete Winkelverteilung der ausgestoßenen Ionen direkt auf die quadrierten Rotationswellenfunktion zur Zeit der Pulsbestrahlung. Um eine Echtzeit-Film der molekularen Rotation, die vorliegende Abbildungstechnik schaffen mit einem Femtosekunden-Pump-Probe-o kombiniertptical Einrichtung, in der die Pumpimpulse schaffen rotierenden unidirektional molekularen Ensembles. Aufgrund der hohen Bild Durchsatz unseres Nachweissystems kann die Pump-Probe experimentellen Bedingungen leicht durch Überwachung eines Echtzeit-Momentaufnahme optimiert werden. Als Ergebnis ist die Qualität des beobachteten Film ausreichend hoch, um die detaillierte Wellennatur der Bewegung für die Visualisierung. Wir stellen ferner fest, dass die vorliegende Technik in bestehende Standard-Ionen-Imaging-Setups implementiert werden, eine neue Kamerawinkel oder Blickwinkel für die molekularen Systemen, ohne die Notwendigkeit für umfangreiche Änderungen an.

Einleitung

Für ein tieferes Verständnis und eine bessere Nutzung der dynamischen Natur von Molekülen, ist es wichtig, klar zu molekularen Bewegungen von Interesse zu visualisieren. Zeitaufgelöste Coulomb Explosion Imaging ist eine der leistungsfähigen Ansätze dieses Ziel ^{1, 3 2,} zu erreichen. In diesem Ansatz werden die Molekulardynamik von Interesse durch eine Pumpe ultrakurzen Laserfeld initiiert und werden dann durch eine zeitverzögerte Abtastimpuls sondiert. Bei der Sonde Bestrahlung werden Moleküle mehrfach ionisiert und in Fragmentionen aufgrund der Coulomb-Abstoßung gebrochen. D....

Protokoll

HINWEIS: Durch dieses Protokoll, klären wir, was wir das vorliegende Verfahren zu entwickeln, tatsächlich tat. Genaue Parameter, einschließlich der Kammer und optische Aufbau-Design und die Größe und Art der Teile sind nicht immer wichtig, das gegenwärtige System des Lesers Gerät anzuwenden. Das Wesen der Verfahren wird als Noten in jedem Schritt gegeben werden.

1. Aufbau eines 2D-Slice-Bildgebungsgerät

ANMERKUNG: In diesem Schritt werden alle kommerziell verfügbaren Teile und Zubehör, wie beispielsweise einer Vakuumpumpe und einem Detektor, werden nach den Anweisungen des Herstellers installiert oder Handbücher....

Ergebnisse

4A zeigt eine Sonden nur rohes Bild der N ²⁺ -Ionen ausgeworfen der Sonden Bestrahlung (Coulomb - Explosion), genommen für eine Sonde Laserschuss. Jeder helle Punkt entspricht einem Ion. 4B zeigt eine summierte Bild von 10.000 binarisiert RAW - Kamerabilder. Diese Bilder zeigen, dass unsere Imaging-Setup die Moleküle aller Orientierungswinkel in der Polarisationsebene zu überwachen. 4C zeigt die normierte Polarplot dem .......

Diskussion

Das vorliegende Verfahren ermöglicht es uns, eine Echtzeit-Film der molekularen Rotation mit einem Schlitz-basierte 2D-Imaging-Setup zu erfassen. Da die beobachteten Ionen durch den Schlitz passieren, Schritt 1.5 ist einer der entscheidenden Schritte. Die Ränder der Schlitz Messer müssen scharf sein. Wenn es einen kleinen Defekt, wie beispielsweise ein 0,3 mm Loch in dem Schlitz wird ein Kratzer in der Ionenbild (Abbildung 6) beobachtet. In einem solchen Fall sollte die Spaltklinge mit 2.000-Körnung wet.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
CMOS-Kamera	Toshiba TELI	BU-238M-ES	ausgestattet mit SONY IMX174 Sensor
Hochspannungsschalter	Behlke	HTS-41-03-GSM
Hochspannungsschalter	Behlke	HTS-80-03
Digitaler Verzögerungsgenerator	Stanford Forschungssysteme	DG535
Digitaler Verzögerungsgenerator	Stanford Forschungssysteme	DG645
Mikrokanal-Platte	Photonis	3075
Gepulstes Ventil	LAMID LTD	Even-Lavie-Ventil	Modell mit hoher Wiederholung bei Raumtemperatur
Molekularstrahlabschäumer	Institute for Molecular Science	13C11	3 und 1,5 mm Mittelloch, 25 Grad voller Innenwinkel und ~50 mm Länge
Optischer Komparator	Nikon	V-24B
DPSS Laser	Lighthouse Photonics	Sprout
Femtosecond Ti:Saphir Oszillator	KMLabs	Halcyon
Femtosecond Ti:Saphir Verstärker	Quantronix	Odin-II HE
Motorisierter Lineartisch	Sigma Koki	KST(GS)-100X
Manueller X-Tisch	Sigma Koki	TSD-601S Hochauflösende
Spiegelhalterung	Newport	Suprema SX100-F2KN-254
Hochauflösende Spiegelhalterung	LIOP-TEC GmbH	SR100-100R-2-HS
Polarisationsprüfer	Paradigm Geräte, Inc.	O-Tool VIS
Kommunikationsschnittstelle für Instrumente	National Instruments	NI-MAX
Grafische Entwicklungsumgebung für Messprogramme	National Instruments	LabVIEW 2014
Dielektrischer Laserlinienspiegel	CVI/LEO	TLM2-400/800-45UNP
Dielektrischer Laserlinienspiegel	Altechna	Low GDD Ultrakurzpulsspiegel
Dielektrischer Laserlinienspiegel	Altechna	Low GDD Ultraschneller Spiegel
Femtosekunden-Polarisator	Advanced Thin Films	PBS-GVD