Misurazione di coerenze ultraveloce vibrazionale in cationi poliatomici radicale con ionizzazione adiabatico del forte-campo

Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave sulla dinamica ultra veloce dei cationi radicali poliatomici, come ad esempio se i moti vibrazionali coerenti sono eccitati e come l'esozione coerente guida l'associazione dei legami. Il vantaggio principale di questa tecnica è che i cationi radicalici poliatomici possono essere preparati nello stato elettronico fondamentale, il che migliora significativamente la capacità di risolvere moti vibrazionali coerenti. In generale, le persone che non conoscono questo metodo avrebbero difficoltà a impostare due percorsi di raggio indipendenti con lo stesso nome di percorso per garantire che i due raggi si propaghino esattamente parallelamente o collineramente quando necessario.

Per prima cosa, accendi il laser a femtosecondi e attendi circa 30 minuti che si stabilizzi. Posizionare un divisore di fascio 90/10 dopo l'uscita del laser per generare due repliche, che verranno utilizzate per costruire le linee di fascio della pompa e della sonda. Controllare la potenza del laser prima del divisore di raggio e la potenza del raggio trasmesso per assicurarsi che venga trasmesso circa il 10% della potenza.

Dirigere il raggio riflesso nell'amplificatore ottico parametrico. Quindi, ottimizzare la potenza di uscita utilizzando le procedure nel manuale. Quindi, impostare il software dell'amplificatore parametrico ottico per selezionare la lunghezza d'onda desiderata.

Dirigere il fascio di uscita dall'amplificatore parametrico ottico attraverso la piastra a semionda e il polarizzatore. Bloccare il raggio polarizzato P e dirigere il raggio polarizzato S verso gli specchi concavi e convessi per espanderne il diametro di un fattore cinque. Quindi, dirigere il raggio espanso verso lo specchio dicroico.

Per preparare il percorso ottico della sonda, dirigere il fascio che passa attraverso il divisore di fascio 90/10 verso gli specchi convessi e concavi per ridurne il diametro di un fattore due. Dirigere il fascio collimato verso il basso verso un retroriflettore cavo montato su uno stadio di ritardo lineare motorizzato. Regolare le manopole di montaggio dei due specchi piatti prima del retroriflettore per garantire che la posizione del fascio dopo il retroriflettore non cambi quando il tavolino viene spostato lungo l'intera gamma di corsa.

Quindi, inserire un filtro a densità neutra sintonizzabile dopo la fase di ritardo per attenuare la potenza dell'impulso della sonda, inserire un diaframma dopo il filtro a densità neutra per regolare il diametro del fascio e dirigere il fascio verso lo specchio dicroico. Ora, inserire un cristallo di beta-bario borato di 15 millimetri di diametro dopo lo specchio dicroico per raddoppiare le lunghezze d'onda di entrambi i raggi, rendendoli così visibili. Regolare gli allineamenti del fascio della sonda all'estremità della pompa utilizzando i supporti dello specchio prima dello specchio dicroico in modo che i raggi si propaghino collinearmente attraverso la camera TOFMS e fuori dall'altro lato.

Successivamente, posizionare un rilevatore di fotodio veloce a pochi centimetri davanti all'ingresso della finestra della camera TOFMS nel percorso dei raggi della sonda di fine pompa. Collegare il cavo del rivelatore a un oscilloscopio digitale e localizzare in modo indipendente i segnali degli impulsi della sonda di fine pompa. Regolare la posizione dello stadio di ritardo motorizzato sulla linea della sonda in modo tale che i segnali della sonda di fine pompa nell'oscilloscopio siano temporalmente sovrapposti.

Se un segnale è costantemente davanti all'altro nell'oscilloscopio, spostare le montature che sostengono lo stadio di ritardo motorizzato per accorciare o allungare la lunghezza del percorso secondo necessità. Quindi, rimuovere il rilevatore di fotodiodi. Collegare il campione desiderato alla camera TOFMS e regolare la pressione.

Accendere l'alimentatore TOFMS e controllare le tensioni. Verificare l'operatività del software di acquisizione dati rispetto alla comunicazione sia con lo stadio di ritardo motorizzato che con l'oscilloscopio. Sbloccare i raggi della sonda di estremità della pompa e assicurarsi che siano allineati nella camera TOFMS.

Massimizza la potenza della sonda regolando il filtro a densità neutra. Impostare la potenza della pompa con la piastra d'onda su un livello sufficientemente alto per ottenere un segnale ionico soddisfacente. Quindi, regolare la posizione spaziale del fascio della sonda con le manopole sul supporto dello specchio dicroico fino a quando non si osserva un picco di intensità di tutti gli ioni, o si osserva un significativo esaurimento dello ione molecolare genitore e/o un aumento della resa degli ioni frammento.

Regolare la posizione dello stadio di ritardo motorizzato per produrre un picco nel segnale ionico totale, che corrisponde a un ritardo pari a zero. Regolare l'energia dell'impulso della sonda di fine pompa per ottenere i segnali ionici desiderati. Nel software di acquisizione dati, specificare la lunghezza di scansione e la dimensione del passo.

Infine, eseguire il software di acquisizione dati per acquisire lo spettro di massa ad ogni ritardo pompa-sonda. Qui sono mostrati gli spettri di massa DMMP presi con ritardo zero e con il solo impulso della pompa. C'è poca differenza percettibile tra gli spettri scarsamente sovrapposti e quelli della sola pompa, il che illustra come determinare la sovrapposizione spaziale ottimale dei fasci della sonda di fine pompa utilizzando direttamente i segnali ionici.

Qui vengono visualizzati i dati spettrali di massa ottenuti da una scansione pompa-sonda con il tempo di volo sull'ascissa e il ritardo pompa-sonda sull'ordinata. I dati grezzi illustrano come i cambiamenti nei segnali ionici con il ritardo pompa-sonda in questi esperimenti possano essere visualizzati senza ulteriori elaborazioni di dati. Qui vengono mostrati i segnali ionici DMMP risolti nel tempo da una scansione pompa-sonda con sovrapposizione spaziale ottimizzata e scarsa dei fasci della sonda di fine pompa.

Questi risultati illustrano l'importanza di ottimizzare la sovrapposizione spaziale pompa-sonda per acquisire segnali ionici transitori di alta qualità nei dati elaborati. Qui vengono visualizzati i segnali di ioni transitori PO2C2H4 DMMP e il frammento ioni transienti rilevati utilizzando lunghezze d'onda di pompa di 800 nanometri e 1500 nanometri. Qui viene mostrata la trasformata rapida dei segnali ionici DMMP presi con pompe da 800 nanometri e 1500 nanometri.

Il picco a 750 numeri d'onda visibili per la pompa a 1500 nanometri illustra la risoluzione della frequenza con le impostazioni di scansione utilizzate. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordarsi di ricontrollare lo sviluppo spaziale della pompa e dei fasci della sonda prima di registrare qualsiasi dato sperimentale. Seguendo questa procedura, è possibile eseguire calcoli della teoria del funzionale ab initio o della densità al fine di determinare quali modi vibrazionali sono eccitati in modo coerente, nonché identificare il livello o i livelli di energia elettronica a cui accede l'esozione sonda-impulso.

Non dimenticare che lavorare con laser ad alta potenza può essere estremamente pericoloso e che durante l'esecuzione di questa procedura è necessario prendere sempre precauzioni come indossare occhiali di sicurezza adeguati.