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

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés sur la dynamique ultra-rapide des cations radicaux polyatomiques, par exemple si des mouvements vibratoires cohérents sont excités et comment une exotation cohérente entraîne l’association de liaisons. Le principal avantage de cette technique est que les cations radicaux polyatomiques peuvent être préparés à l’état électronique fondamental, ce qui améliore considérablement la capacité à résoudre des mouvements vibratoires cohérents. En général, les personnes novices dans cette méthode auraient du mal à configurer deux chemins de faisceau indépendants avec le même nom de chemin pour s’assurer que les deux faisceaux se propagent exactement parallèlement ou en collaboration lorsque cela est nécessaire.

Tout d’abord, allumez le laser femtoseconde et attendez environ 30 minutes pour qu’il se stabilise. Positionnez un séparateur de faisceau 90/10 après la sortie laser pour générer deux répliques, qui seront utilisées pour construire la pompe et les lignes de faisceau de sonde. Vérifiez la puissance du laser avant le séparateur de faisceau et la puissance du faisceau transmis pour vous assurer qu’environ 10 % de la puissance est transmise.

Dirigez le faisceau réfléchi dans l’amplificateur paramétrique optique. Ensuite, optimisez la puissance de sortie en utilisant les procédures du manuel. Ensuite, réglez le logiciel de l’amplificateur paramétrique optique pour sélectionner la longueur d’onde souhaitée.

Dirigez le faisceau de sortie de l’amplificateur paramétrique optique à travers la plaque demi-onde et le polariseur. Bloquez le faisceau polarisé P et dirigez le faisceau polarisé S vers les miroirs concaves et convexes pour augmenter son diamètre d’un facteur cinq. Ensuite, dirigez le faisceau élargi vers le miroir dichroïque.

Pour préparer le trajet optique de la sonde, dirigez le faisceau qui passe à travers le séparateur de faisceau 90/10 vers les miroirs convexes et concaves pour réduire son diamètre d’un facteur deux. Dirigez le faisceau collimaté vers le bas vers un rétroréflecteur creux monté sur un étage de retard linéaire motorisé. Ajustez les boutons de montage des deux miroirs plats avant le rétroréflecteur pour vous assurer que la position du faisceau après le rétroréflecteur ne change pas lorsque la platine est déplacée sur toute sa plage de course.

Ensuite, insérez un filtre de densité neutre accordable après l’étape de retard pour atténuer la puissance de l’impulsion de la sonde, insérez un iris après le filtre de densité neutre pour ajuster le diamètre du faisceau et dirigez le faisceau vers le miroir dichroïque. Maintenant, insérez un cristal de borate de bêta-baryum de 15 millimètres de diamètre après le miroir dichroïque pour doubler les longueurs d’onde des deux faisceaux, les rendant ainsi visibles. Ajustez l’alignement des faisceaux de la sonde d’extrémité de la pompe à l’aide des supports de miroir avant le miroir dichroïque de sorte que les faisceaux se propagent de manière concurrente à travers la chambre TOFMS et ressortent de l’autre côté.

Ensuite, placez un détecteur photodio rapide à quelques centimètres devant l’entrée de la fenêtre de la chambre TOFMS sur le chemin des faisceaux de la sonde d’extrémité de la pompe. Fixez le câble du détecteur à un oscilloscope numérique et localisez indépendamment les signaux des impulsions de la sonde d’extrémité de la pompe. Ajustez la position de l’étage de retard motorisé sur la ligne de sonde de sorte que les signaux de la sonde d’extrémité de la pompe dans l’oscilloscope se chevauchent dans le temps.

Si un signal est constamment devant l’autre dans l’oscilloscope, déplacez les supports qui maintiennent l’étage de retard motorisé pour raccourcir ou allonger la longueur du trajet selon les besoins. Ensuite, retirez le détecteur à photodiode. Connectez l’échantillon souhaité à la chambre TOFMS et ajustez la pression.

Allumez l’alimentation TOFMS et vérifiez les tensions. Vérifier le fonctionnement du logiciel d’acquisition de données en ce qui concerne la communication avec l’étage de retard motorisé et l’oscilloscope. Débloquez les poutres de sonde d’extrémité de la pompe et assurez-vous qu’elles sont alignées dans la chambre TOFMS.

Maximisez la puissance de la sonde en ajustant le filtre à densité neutre. Réglez la puissance de la pompe avec la plaque d’onde à un niveau suffisamment élevé pour obtenir un signal ionique satisfaisant. Ensuite, ajustez la position spatiale du faisceau de la sonde à l’aide des boutons situés sur la monture du miroir dichroïque jusqu’à ce qu’un pic d’intensité de tous les ions soit observé, soit qu’un appauvrissement significatif de l’ion moléculaire parent et/ou une augmentation des rendements en ions fragmentaires soient observés.

Ajustez la position de l’étage de retard motorisé pour produire un pic de signal ionique total, ce qui correspond à un retard temporel nul. Ajustez les énergies d’impulsion de la sonde d’extrémité de la pompe pour obtenir les signaux ioniques souhaités. Dans le logiciel d’acquisition de données, spécifiez la longueur et la taille du pas de numérisation.

Enfin, exécutez le logiciel d’acquisition de données pour acquérir le spectre de masse à chaque retard pompe-sonde. Les spectres de masse DMMP pris sans retard et avec uniquement l’impulsion de la pompe sont présentés ici. Il y a peu de différence perceptible entre les spectres mal superposés et les spectres de pompe seule, ce qui illustre comment déterminer le chevauchement spatial optimal des faisceaux de sonde d’extrémité de la pompe en utilisant directement les signaux ioniques.

Les données spectrales de masse obtenues à partir d’un balayage pompe-sonde avec le temps de vol sur l’abscisse et le retard pompe-sonde sur l’ordonnée sont affichées ici. Les données brutes illustrent comment les changements dans les signaux ioniques avec le retard pompe-sonde dans ces expériences peuvent être visualisés sans calcul de données supplémentaire. Les signaux ioniques DMMP résolus en temps à partir d’un balayage pompe-sonde avec un chevauchement spatial optimisé et médiocre des faisceaux de sonde d’extrémité de pompe sont illustrés ici.

Ces résultats illustrent l’importance d’optimiser le chevauchement spatial pompe-sonde pour acquérir des signaux ioniques transitoires de haute qualité dans les données traitées. L’ion DMMP et le fragment PO2C2H4 les signaux ioniques transitoires pris à l’aide de longueurs d’onde de pompe de 800 nanomètres et 1500 nanomètres sont affichés ici. La transformation rapide des signaux ioniques DMMP pris avec des pompes de 800 nanomètres et 1500 nanomètres est illustrée ici.

Le pic à 750 numéros d’onde visible pour la pompe de 1500 nanomètres illustre la résolution de fréquence sous les paramètres de balayage utilisés. Lors de cette procédure, il est important de ne pas oublier de vérifier le développement spatial de la pompe et des faisceaux de la sonde avant d’enregistrer des données expérimentales. À la suite de cette procédure, des calculs ab initio ou de la théorie de la fonctionnelle de la densité peuvent être effectués afin de déterminer quels modes vibratoires sont excités de manière cohérente, ainsi que d’identifier le ou les niveaux d’énergie électronique auxquels accède l’exotation sonde-impulsion.

N’oubliez pas que travailler avec des lasers de haute puissance peut être extrêmement dangereux et que des précautions telles que le port de lunettes de sécurité appropriées doivent toujours être prises lors de l’exécution de cette procédure.