Messung der ultraschnellen Schwingungs Zusammenhänge in polyatomaren radikale kationen mit Strong-Feld adiabatische Ionisation

Diese Methode kann dazu beitragen, wichtige Fragen zur ultraschnellen Dynamik von polyatomaren radikalischen Kationen zu beantworten, z. B. ob kohärente Schwingungsbewegungen angeregt werden und wie kohärente Exotation die Bindungsassoziation antreibt. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass mehratomige radikalische Kationen im elektronischen Grundzustand hergestellt werden können, was die Fähigkeit, kohärente Schwingungsbewegungen aufzulösen, erheblich verbessert. Im Allgemeinen würden Personen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, Schwierigkeiten haben, zwei unabhängige Strahlengänge mit identischen Pfadnamen einzurichten, um sicherzustellen, dass sich die beiden Strahlen genau parallel oder kollinearly ausbreiten, wenn dies erforderlich ist.

Schalten Sie zuerst den Femtosekundenlaser ein und warten Sie etwa 30 Minuten, bis er sich stabilisiert hat. Positionieren Sie einen 90/10-Strahlteiler nach dem Laserausgang, um zwei Nachbildungen zu erzeugen, die zum Aufbau der Pump- und Sondenstrahllinien verwendet werden. Überprüfen Sie die Laserleistung vor dem Strahlteiler und die Leistung des übertragenen Strahls, um sicherzustellen, dass ca. 10 % der Leistung übertragen werden.

Richten Sie den reflektierten Strahl in den optisch-parametrischen Verstärker. Optimieren Sie dann die Ausgangsleistung mit den Verfahren im Handbuch. Stellen Sie als Nächstes die optisch-parametrische Verstärkersoftware so ein, dass die gewünschte Wellenlänge ausgewählt wird.

Richten Sie den Ausgangsstrahl des optisch-parametrischen Verstärkers durch die Halbwellenplatte und den Polarisator. Blockieren Sie den polarisierten P-Strahl und richten Sie den polarisierten S-Strahl auf die konkaven und konvexen Spiegel, um seinen Durchmesser um den Faktor fünf zu erweitern. Richten Sie dann den erweiterten Strahl auf den dichroitischen Spiegel.

Um den Strahlengang der Sonde vorzubereiten, richten Sie den Strahl, der durch den 90/10-Strahlteiler geht, auf die konvexen und konkaven Spiegel, um seinen Durchmesser um den Faktor zwei zu reduzieren. Richten Sie den nach unten kollimierten Strahl auf einen hohlen Retroreflektor, der auf einem motorisierten linearen Verzögerungstisch montiert ist. Stellen Sie die Befestigungsknöpfe der beiden flachen Spiegel vor dem Rückstrahler so ein, dass sich die Strahlposition nach dem Rückstrahler nicht ändert, wenn der Tisch über seinen gesamten Verfahrweg bewegt wird.

Setzen Sie als Nächstes nach der Verzögerungsstufe einen abstimmbaren Neutraldichtefilter ein, um die Leistung des Sondenimpulses zu dämpfen, fügen Sie nach dem Neutraldichtefilter eine Blende ein, um den Strahldurchmesser einzustellen, und richten Sie den Strahl auf den dichroitischen Spiegel. Setzen Sie nun einen Beta-Bariumborat-Kristall mit einem Durchmesser von 15 Millimetern nach dem dichroitischen Spiegel ein, um die Wellenlängen beider Strahlen zu verdoppeln und sie dadurch sichtbar zu machen. Passen Sie die Strahlausrichtung der Sonde am Pumpenende unter Verwendung der Spiegelhalterungen vor dem dichroitischen Spiegel so an, dass sich die Strahlen kollinearly durch die TOFMS-Kammer und von der anderen Seite nach außen ausbreiten.

Platzieren Sie anschließend einen schnellen Photo-Dio-Detektor einige Zentimeter vor dem Fenstereingang zur TOFMS-Kammer im Weg der Sondenstrahlen am Pumpenende. Schließen Sie das Detektorkabel an ein digitales Oszilloskop an und lokalisieren Sie die Signale der Impulse der Pumpenendsonde unabhängig voneinander. Die Position der motorisierten Verzögerungsstufe auf der Tastkopfleitung ist so einzustellen, dass sich die Sondensignale am Pumpenende im Oszilloskop zeitlich überlappen.

Wenn ein Signal im Oszilloskop konstant vor dem anderen liegt, bewegen Sie die Halterungen, die die motorisierte Verzögerungsstufe halten, um die Weglänge nach Bedarf zu verkürzen oder zu verlängern. Entfernen Sie dann den Fotodiodendetektor. Schließen Sie die gewünschte Probe an die TOFMS-Kammer an und stellen Sie den Druck ein.

Schalten Sie das TOFMS-Netzteil ein und überprüfen Sie die Spannungen. Überprüfen Sie die Funktionsfähigkeit der Datenerfassungssoftware in Bezug auf die Kommunikation sowohl mit der motorisierten Verzögerungsstufe als auch mit dem Oszilloskop. Lösen Sie die Blockade der Sondenbalken am Pumpenende und stellen Sie sicher, dass sie in der TOFMS-Kammer ausgerichtet sind.

Maximieren Sie die Leistung der Sonde, indem Sie den Neutraldichtefilter einstellen. Stellen Sie die Pumpenleistung mit der Wellenplatte auf ein ausreichend hohes Niveau ein, um ein zufriedenstellendes Ionensignal zu erhalten. Stellen Sie als Nächstes die räumliche Position des Sondenstrahls mit den Knöpfen an der dichroitischen Spiegelhalterung ein, bis entweder ein Intensitätsanstieg aller Ionen oder eine signifikante Verarmung des Ausgangsmolekülions und/oder eine Zunahme der Fragmentionenausbeute beobachtet wird.

Passen Sie die Position der motorisierten Verzögerungsstufe an, um eine Spitze des Gesamtionensignals zu erzeugen, die einer Zeitverzögerung von Null entspricht. Passen Sie die Pulsenergien der Pump-Endsonde an, um die gewünschten Ionensignale zu erhalten. Geben Sie in der Datenerfassungssoftware die Scanlänge und die Schrittweite an.

Führen Sie abschließend die Datenerfassungssoftware aus, um das Massenspektrum bei jeder Pump-Sonden-Verzögerung zu erfassen. Hier sind DMMP-Massenspektren dargestellt, die mit null Zeitverzögerung und nur mit dem Pumppuls aufgenommen wurden. Es gibt kaum einen wahrnehmbaren Unterschied zwischen den schlecht überlappenden und den reinen Pumpspektren, was veranschaulicht, wie die optimale räumliche Überlappung der Sondenstrahlen am Pumpenende direkt anhand der Ionensignale bestimmt werden kann.

Hier werden Massenspektraldaten angezeigt, die aus einem Pump-Probe-Scan mit der Flugzeit auf der Abszisse und der Pump-Probe-Verzögerung auf der Ordinate gewonnen wurden. Die Rohdaten veranschaulichen, wie Änderungen der Ionensignale mit der Pump-Probe-Verzögerung in diesen Experimenten ohne zusätzliche Datenaufbereitung visualisiert werden können. Hier sind zeitaufgelöste DMMP-Ionensignale aus einem Pump-Probe-Scan mit optimierter und schlechter räumlicher Überlappung der Pumpenendsondenstrahlen dargestellt.

Diese Ergebnisse verdeutlichen, wie wichtig es ist, die räumliche Überlappung von Pumpe und Sonde zu optimieren, um qualitativ hochwertige transiente Ionensignale in den verarbeiteten Daten zu erfassen. Hier werden DMMP-Ionen und die transienten Ionensignale des Fragments PO2C2H4 Ions dargestellt, die mit Pumpwellenlängen von 800 Nanometern und 1500 Nanometern gemessen wurden. Hier wird die schnelle Vorstoßtransformation der DMMP-Ionensignale gezeigt, die mit 800 Nanometer und 1500 Nanometer Pumpen aufgenommen wurden.

Der für die 1500-Nanometer-Pumpe sichtbare Peak bei 750 Wellenzahlen veranschaulicht die Frequenzauflösung unter den verwendeten Scaneinstellungen. Beim Versuch dieses Verfahrens ist es wichtig, daran zu denken, die räumliche Entwicklung der Pumpe und der Sondenstrahlen zu überprüfen, bevor experimentelle Daten aufgezeichnet werden. Nach diesem Verfahren können Ab-initio- oder Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen durchgeführt werden, um zu bestimmen, welche Schwingungsmoden kohärent angeregt werden, sowie um das elektronische Energieniveau oder die elektronischen Energieniveaus zu identifizieren, auf die die Sondenpuls-Exotation zugreift.

Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Hochleistungslasern extrem gefährlich sein kann und dass bei der Durchführung dieses Verfahrens immer Vorsichtsmaßnahmen wie das Tragen einer geeigneten Schutzbrille getroffen werden sollten.