Name: Spektrometria mas wiązki molekularnej z przestrajalnym próżniowym promieniowaniem synchrotronowym ultrafioletowym (VUV) (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-10-30T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 53 s
Description: Poznaj spektrometrię mas wiązki molekularnej z promieniowaniem synchrotronowym VUV do badania struktury elektronowej izolowanych cząsteczek gazowych. Ta metoda umożliwia precyzyjną analizę właściwości elektronowych i weryfikację obliczeń teoretycznych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Eksperymenty zostały przeprowadzone na linii badawczej Dynamiki Chemicznej w Zaawansowanym Źródle Światła, Lawrence Berkeley National Laboratory i wspierane przez Biuro Nauki, Biuro Podstawowych Nauk Energetycznych Departamentu Energii USA na podstawie umowy nr. DE-AC02-05CH11231, za pośrednictwem Wydziału Nauk Chemicznych.

1. Nakładanie próbki
<ol>
	<li>Zdejmij tylną flanszę i zdemontuj rurkę dyszy ze stali nierdzewnej o średnicy 3/8" z urządzenia (Patrz Rycina 1 i Rysunek 2) i upewnij się, że jest czysta, a otwór o średnicy 100 mm jest drożny (można to sprawdzić, patrząc przez niego na źródło światła). W celu czyszczenia należy wypełnić rurkę około 1 ml etanolu i wyszorować wnętrze za pomocą patyczków z watą. Alternatywnie można umieścić dyszę w kąpieli ultradźwiękowej wypełnionej wodą z mydłem lub etanolem na około 20 min. Następnie osuszyć sprężonym powietrzem.</li>
	<li>Używając małej, czystej szpatułki, umieść około 250 mg próbki w przedniej części dyszy, blisko otworu, ale go nie blokując. Dobrą metodą zapobiegającą zablokowaniu otworu jest umieszczenie przed nim małej kulki z folii aluminiowej lub wełny szklanej, a następnie dodanie proszku z próbką. Za pomocą patyczka bawełnianego przesunij próbkę do wnętrza rurki, aby upewnić się, że znajduje się ona w pierwszych 25 mm rurki. Ta przednia część będzie stanowiła strefę grzewczą.</li>
	<li>Ostrożnie przymocuj dyszę do urządzenia, aby uniknąć przemieszczenia proszku z próbką wewnątrz. Następnie zamocuj adapter w kształcie klatki dla ptaków (patrz Rycina 2), blok grzewczy i termopara (Patrz Rysunek 3).</li>
	<li>Przed zamknięciem komory próżniowej należy zmierzyć odległość od powierzchni kołnierza do końcówki dyszy, tak aby wynosiła ona 22,5 cala; zapewni to odstęp 0,5 cala pomiędzy dyszą a skimmerem.</li>
	<li>Po zamknięciu komory próżniowej należy sprawdzić połączenia wkładu grzejnego i termopary, aby upewnić się, że są one prawidłowo podłączone do złączy przejścia.</li>
	<li>Upewnij się, że zawór wlotowy gazu nośnego jest zamknięty.</li>
	<li>Zamknij zawór odpowietrzający (jeśli był używany).</li>
	<li>Powoli rozpocząć pompowanie komory za pomocą pomp wstępnych (4 zawory); gdy ciśnienie w komorze osiągnie &lt;1 torr, uruchomić pompy turbomolekularne (5 pomp).</li>
	<li>Kiedy ciśnienie w komorze jest &lt;10-6 torr, przyłóż napięcia do optyki jonowej spektrometru mas czasu przelotu oraz do detektora z płytką mikrokanalikową (napięcie na detektorze należy zwiększać stopniowo) (Zobacz Rysunek 1 (dla różnych napięć).</li>
	<li>Otwórz migawkę VUV, aby wpuścić wiązkę fotonów do komory.</li>
	<li>Otwórz zawór wlotowy gazu nośnego i ustaw regulator ciśnienia powrotnego na 460 (jest to regulator próżniowy, mierzący w skali ujemnej od 0 do -760 torr, zatem przy ustawieniu na 460 będzie on regulował ciśnienie w przewodzie do poziomu 300 torr).</li>
	<li>W tych warunkach ciśnienie w komorach źródła i spektrometru mas powinno wynosić ok. 1 x 10-6 torr i ~1 x 10-6 odpowiednio torr.</li>
</ol>
2. Pozyskiwanie widma masowego
<ol>
	<li>Uruchom na komputerze oprogramowanie karty FAST (numer modelu P7889, 100 ps/bin) i pozostaw je w działaniu w tle.</li>
	<li>Otwórz program Labview do akwizycji danych: „General Interface.vi”* (Rysunek 4)</li>
</ol>
(*Niniejsze oprogramowanie oraz pozostałe kody Labview zostały opracowane na linii wiązki i są udostępniane bezpłatnie przez autora korespondencyjnego)
<ol start="3">
	<li>W karcie ALS Control w oprogramowaniu Labview ustaw energię fotonów na pożądaną długość fali.</li>
	<li>W karcie scaler ustaw liczbę jednostek czasu do zgrupowania (zazwyczaj 32), zakres (liczbę binów) oraz liczbę sweepów (liczbę widm mas nakładanych na siebie w celu utworzenia końcowego widma mas), a następnie kliknij accept, aby wartości zostały zapisane i zastosowane.</li>
	<li>Następnie kliknij get data, aby rozpocząć akwizycję danych. Po zakończeniu akwizycji na ekranie pojawi się widmo mas.</li>
	<li>Zapisz widmo mas, klikając przycisk save. (Oś X otrzymanego widma odpowiada czasowi przelotu jonów w jednostkach 100 ps)</li>
</ol>
3. Pozyskanie krzywej wydajności fotojonizacji (PIE)
<ol>
	<li>Korzystając z karty ALS Scan (Rycina 5) w oprogramowaniu Labview, możliwe jest pozyskiwanie danych podczas strojenia jednego z silników linii wiązki. W tym przypadku należy wybrać silnik „Mono T3 energy”, aby dostroić urządzenie do różnych energii fotonów (undulator wewnątrz synchrotronu przesunie się automatycznie, aby dopasować żądaną długość fali). Ustaw energię fotonów na pożądaną wartość (w eV).</li>
	<li>Wprowadź energie początkową (Start) i końcową (Stop) (w eV) oraz wielkość kroku.</li>
	<li>Nie wprowadzaj liczby przejść (sweeps) – zostanie ona zaktualizowana automatycznie na podstawie wartości wprowadzonej w kroku 2.4.</li>
	<li>Kliknij Read current from K486, aby odczytać prąd fotoelektryczny mierzony przez fotodiodę.</li>
	<li>Następnie kliknij Start, aby rozpocząć skanowanie. Pojawi się prośba o wybranie nazwy pliku, w którym dane zostaną zapisane po zakończeniu pomiaru.</li>
	<li>Pierwsza kolumna w pliku danych zawiera numer kanału (Bin#) i musi zostać przeliczona na jednostki masy13. Typowe wartości to: Mass = 0,6 + 1xE-3 (Bin#) + 5xE-7 (Bin#)^2 (Bardziej precyzyjną kalibrację masy można przeprowadzić, używając znanej mieszaniny gazów lub nawet powietrza pokojowego, t.j. mieszaniny głównie O2, N2 i H2O, i dopasowując czas ich przylotu do wielomianu drugiego stopnia).</li>
	<li>Zapisz plik danych z pierwszą kolumną przeliczoną na masę.</li>
	<li>Aby wykreślić krzywą PIE, jednym z łatwych sposobów jest użycie drugiego programu Labview o nazwie „ALS energy scan.vi”, który służy do analizy danych skanowania i generowania PIE.</li>
</ol>
4. Wykreślanie krzywej wydajności fotojonizacji (PIE)
<ol>
	<li>Jak wspomniano powyżej, analiza może zostać przeprowadzona przy użyciu programu „ALS energy scan.vi” (patrz Rysunek 6), jednak w tej sekcji opiszemy również kroki niezbędne do analizy danych bez jego użycia.</li>
	<li>Po uruchomieniu programu pojawi się prośba o wybranie pliku zawierającego dane. Jest to plik zapisany w kroku 3.7, który zawiera masy w pierwszej kolumnie oraz liczbę jonów przy różnych energiach fotonów w kolejnych kolumnach. Należy zwrócić uwagę, że pierwszy i drugi wiersz w pliku wskazują odpowiednio energię fotonu i prąd fotowy dla danych w danej kolumnie.</li>
	<li>W górnym panelu znajduje się dwuwymiarowy wykres danych; przesuwanie czerwonego poziomego znacznika pozwala wybrać widma masowe dla konkretnej energii fotonów, które zostaną wyświetlone w dolnym panelu.</li>
	<li>Kolejnym krokiem jest całkowanie liczby jonów dla konkretnej masy przy każdej energii fotonów przy jednoczesnym odjęciu sygnału tła. W dolnym panelu dwa czerwone znaczniki pionowe powinny zostać ustawione wokół piku masy do całkowania, natomiast dwa niebieskie znaczniki wokół pobliskiego obszaru pozbawionego danych, który może służyć jako wartość tła. Oprogramowanie wyświetli zintegrowane dane pomniejszone o tło w panelu po prawej stronie.</li>
	<li>Aby przedstawić rzeczywistą krzywą PIE, należy skorygować liczbę jonów o zmienny strumień fotonów na każdym etapie. Jest to wykonywane automatycznie przez oprogramowanie. Jeśli zdecydujesz się pominąć tę korektę, kliknij przycisk current correction po prawej stronie górnego panelu, aby go wyłączyć. W przypadku chęci wykonania tego kroku ręcznie, należy uwzględnić również wydajność kwantową fotodiody w zależności od energii fotonów (uzyskaną od producenta fotodiody i dostępną u autora korespondyjnego), patrz równanie 1. W przeciwnym razie wszystkie te operacje są wykonywane automatycznie przez oprogramowanie.</li>
</ol>
<img alt="Równanie strumienia fotonów, wzór; analiza fotoniczna, wydajność fotodetekcji." fo:src="/files/ftp_upload/50164/50164eq1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50164/50164eq1.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Równanie 1">
<ol start="6">
	<li>Kliknij save spectrum w prawym dolnym rogu, aby zapisać skorygowaną krzywą PIE.</li>
</ol>

<ol><li>Golan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ionization+of+dimethyluracil+dimers+leads+to+facile+proton+transfer+in+the+absence+of+hydrogen+bonds%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Chem%22%5BJournal%5D)">Ionization of dimethyluracil dimers leads to facile proton transfer in the absence of hydrogen bonds.</a> Nat. Chem. 4, 323-329 (2012).</li>
<li>Belau, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vacuum-Ultraviolet+Photoionization+Studies+of+the+Microhydration+of+DNA+Bases+%28Guanine%2C+Cytosine%2C+Adenine%2C+and+Thymine%29%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+A%22%5BJournal%5D)">Vacuum-Ultraviolet Photoionization Studies of the Microhydration of DNA Bases (Guanine, Cytosine, Adenine, and Thymine).</a> The Journal of Physical Chemistry A. 111, 7562-7568 (2007).</li>
<li>Golan, A., Ahmed, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ionization+of+Water+Clusters+Mediated+by+Exciton+Energy+Transfer+from+Argon+Clusters%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+Letters%22%5BJournal%5D)">Ionization of Water Clusters Mediated by Exciton Energy Transfer from Argon Clusters.</a> The Journal of Physical Chemistry Letters. 3, 458-462 (2012).</li>
<li>Nicolas, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vacuum+Ultraviolet+Photoionization+of+C3%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Vacuum Ultraviolet Photoionization of C3.</a> Journal of the American Chemical Society. 128, 220-226 (2005).</li>
<li>Kamarchik, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectroscopic+signatures+of+proton+transfer+dynamics+in+the+water+dimer+cation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">Spectroscopic signatures of proton transfer dynamics in the water dimer cation.</a> Journal of Chemical Physics. 132, (2010).</li>
<li>Khistyaev, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+microhydration+on+ionization+energies+of+thymine%5BTitle%5D)+AND+%22Faraday+Discussions%22%5BJournal%5D)">The effect of microhydration on ionization energies of thymine.</a> Faraday Discussions. 150, 313-330 (2011).</li>
<li>Bravaya, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+pi-stacking%2C+H-bonding%2C+and+electrostatic+interactions+on+the+ionization+energies+of+nucleic+acid+bases%3A+adenine-adenine%2C+thymine-thymine+and+adenine-thymine+dimers%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Chemistry+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">The effect of pi-stacking, H-bonding, and electrostatic interactions on the ionization energies of nucleic acid bases: adenine-adenine, thymine-thymine and adenine-thymine dimers.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 12, 2292-2307 (2010).</li>
<li>Kostko, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ionization+of+cytosine+monomer+and+dimer+studied+by+VUV+photoionization+and+electronic+structure+calculations%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Chemistry+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">Ionization of cytosine monomer and dimer studied by VUV photoionization and electronic structure calculations.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 12, 2860-2872 (2010).</li>
<li>Bravaya, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronic+Structure+and+Spectroscopy+of+Nucleic+Acid+Bases%3A+Ionization+Energies%2C+Ionization-Induced+Structural+Changes%2C+and+Photoelectron+Spectra%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+A%22%5BJournal%5D)">Electronic Structure and Spectroscopy of Nucleic Acid Bases: Ionization Energies, Ionization-Induced Structural Changes, and Photoelectron Spectra.</a> Journal of Physical Chemistry A. 114, 12305-12317 (2010).</li>
<li>Leone, S. R., Ahmed, M., Wilson, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+dynamics%2C+molecular+energetics%2C+and+kinetics+at+the+synchrotron%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Chemistry+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">Chemical dynamics, molecular energetics, and kinetics at the synchrotron.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 12, 6564-6578 (2010).</li>
<li>Scoles, G., Bassi, D., Buck, U. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aScoles%2C+G+%22Atomic+and+Molecular+Beam+Methods%22">Atomic and Molecular Beam Methods</a>. 1, (1988).</li>
<li>Pauly, H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPauly%2C+H+%22Atom%2C+Molecule+and+Cluster+Beams+I%22">Atom, Molecule and Cluster Beams I</a>. , Springer-Verlag. Berlin. (2000).</li>
<li>Wiley, W. C., McLaren, I. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-of-Flight+Mass+Spectrometer+with+Improved+Resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Time-of-Flight Mass Spectrometer with Improved Resolution.</a> Review of Scientific Instruments. 26, 1150-1157 (1955).</li>
<li>Levy, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Spectroscopy+of+Very+Cold+Gases%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">The Spectroscopy of Very Cold Gases.</a> Science. 214, 263-269 (1981).</li>
</ol>

Monomery i dimery są generowane w wyniku naddźwiękowego rozszerzania się strumienia, w wyniku którego powstaje wiązka molekularna. Niewielką próbkę zasady DNA umieszcza się w termicznym źródle parowania i podgrzewa w celu wytworzenia wystarczającej prężności pary. Gaz argon przenosi opary przez otwór o średnicy 100 μm i przechodzi przez odpieniacz o średnicy 2 mm w celu wytworzenia zimnej wiązki molekularnej14. Alternatywnie można zastosować źródło wiązki wylewnej, w którym próbkę umieszcza się w rozgrzanym pi...

<table><tbody><tr><td>Uracil</td><td>Sigma</td><td>U0750</td><td></td></tr><tr><td>1,3-dimetyluracyl</td><td>Aldrich</td><td>349801</td><td></td></tr></tbody></table>

spektrometria mas wiązki molekularnej z przestrajalnym próżniowym promieniowaniem synchrotronowym ultrafioletowym (vuv)

Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet (VUV) Synchrotron Radiation

Przestrajalna miękka jonizacja połączona ze spektroskopią mas to potężna metoda badania izolowanych molekuł, kompleksów i klastrów oraz ich spektroskopii i dynamiki1-4. Podstawowe badania procesów fotojonizacji biomolekuł dostarczają informacji o strukturze elektronowej tych układów. Co więcej, wyznaczenia energii jonizacji i innych właściwości biomolekuł w fazie gazowej nie są trywialne, a eksperymenty te stanowią platformę do generowania tych danych. Opracowaliśmy technikę waporyzacji termicznej w połączeniu z naddźwiękowymi wiązkami molekularnymi, która zapewnia delikatny sposób transportu tych gatunków do fazy gazowej. Rozsądne połączenie gazu źródłowego i temperatury pozwala na tworzenie dimerów i wyższych klastrów zasad DNA. Niniejsza praca koncentruje się na wpływie oddziaływań niekowalencyjnych, tj. wiązań wodorowych, kumulowania i oddziaływań elektrostatycznych, na energie jonizacji i przenoszenie protonów poszczególnych biomolekuł, ich kompleksów oraz na mikrohydratację przez wodę1, 5-9.
Przeprowadziliśmy eksperymentalną i teoretyczną charakterystykę dynamiki fotojonizacji dimerów uracylu i 1,3-dimetyluracylu w fazie gazowej za pomocą wiązek molekularnych sprzężonych z promieniowaniem synchrotronowym na linii10 Dynamiki Chemicznej znajdującej się w Zaawansowanym Źródle Światła, a szczegóły eksperymentalne są tutaj wizualizowane. Pozwoliło nam to zaobserwować transfer protonów w dimerach 1,3-dimetyluracylu, układzie o geometrii stosu pi i bez wiązań wodorowych1. Wiązki molekularne zapewniają bardzo wygodny i skuteczny sposób izolowania próbki będącej przedmiotem zainteresowania od zaburzeń środowiskowych, co z kolei pozwala na dokładne porównanie z obliczeniami struktury elektronowej11, 12. Dostrajając energię fotonów z synchrotronu, można wykreślić krzywą wydajności fotojonizacji (PIE), która informuje nas o kationowych stanach elektronowych. Wartości te można następnie porównać z modelami teoretycznymi i obliczeniami, a to z kolei szczegółowo wyjaśnić strukturę elektronową i dynamikę badanych gatunków 1, 3.

Rysunek 7 przedstawia typowe widmo masowe naddźwiękowej ekspansji par 1,3-dimetylouracylu (A) oraz krzywe PIE trzech głównych sygnałów (monomeru przy m/z 140, protonowanego monomeru przy m/z 141 i dimeru 1,3-dimetylouracylu przy m/z 280) wyodrębnione z pomiaru VUV w zakresie od 8 eV do 10 eV (B). Szary cień oznacza odchylenie standardowe z trzech kolejnych pomiarów.
<img alt="Schemat układu spektroskopii próżniowego ultrafioletu; wzbudzen...

Wiązka molekularna sprzężona z przestrajalnym próżniowym spektrometrem masowym fotojonizacji ultrafioletowej w synchrotronie dostarcza wygodnego narzędzia do badania struktury elektronowej izolowanych cząsteczek i klastrów fazy gazowej. Za pomocą tej techniki wyjaśniono mechanizmy transferu protonów w dimerach zasad DNA.

Spektrometria mas wiązki molekularnej z przestrajalnym próżniowym promieniowaniem synchrotronowym ultrafioletowym (VUV)

Tunable soft ionization coupled to mass spectroscopy is a powerful method to investigate isolated molecules, complexes and clusters and their spectroscopy ...

Ogólnym celem poniższego eksperymentu jest zbadanie struktury elektronowej izolowanych cząsteczek i klastrów fazy gazowej z wiązkami molekularnymi i promieniowaniem synchrotronowym. Osiąga się to poprzez generowanie naddźwiękowej ekspansji cząsteczki zasianej w gazie nośnym w aparacie wiązki molekularnej. W drugim etapie uzyskana wiązka molekularna jest integrowana z promieniowaniem synchrotronowym i przeprowadzana jest spektrometria mas.Następnie generowana jest krzywa efektywności fotojonizacji w celu rozszyfrowania i ilościowego określenia właściwości elektronicznych badanego układu. Uzyskuje się wyniki, które można porównać z obliczeniami teoretycznymi, a następnie określić strukturę elektronową cząsteczek. Główną przewagą tej techniki nad innymi jest to, że promieniowanie synchrotronowe pozwala na bardzo selektywną, ale uniwersalną metodę jonizacji do badania cząsteczek i klastrów w fazie gazowej.Wpadliśmy na ten pomysł kilka lat temu, ponieważ chcieliśmy wprowadzić cząsteczki DNA do fazy gazowej i zmierzyć energie jonizacji. Metoda ta zapewnia bezprecedensowy dostęp do struktur elektronowych cząsteczek i klastrów, szczególnie w przypadku fotojonizacji DNA. Aby rozpocząć, zdejmij tylny kołnierz i zdemontuj trzy ósme cala rurki ze stali nierdzewnej z urządzenia.Upewnij się, że jest czysty, a otwór o średnicy 100 mikronów jest czysty, patrząc przez niego na źródło światła do czyszczenia. Napełnij tubkę około jednym mililitrem etanolu i wyszoruj wnętrze za pomocą bawełnianych końcówek. Następnie osusz rurkę sprężonym powietrzem.Aby uniknąć zablokowania otworu. Umieść małą kulkę z folii aluminiowej lub szklaną ściankę przed otworem. Następnie za pomocą małej, czystej szpatułki umieść około 250 miligramów próbki w przedniej części dyszy.Blisko kulki foliowej lub waty szklanej. Użyj bawełnianej końcówki, aby wepchnąć próbkę do probówki, aby upewnić się, że znajduje się w przednich 25 milimetrach probówki. W tej przedniej części znajdzie się strefa podgrzewana.Ostrożnie ponownie przymocuj dyszę do aparatu, aby uniknąć przesuwania próbki proszku do środka. Następnie zamocuj adapter klatki dla ptaków, blok grzejny i termoparę przed zamknięciem komory próżniowej. Zmierz odległość od powierzchni kołnierza do końcówki dyszy na 22.5 cala.Pozwoli to na zachowanie 0,5 cala między dyszą a skimmerem. Gdy komora próżniowa jest zamknięta, sprawdź połączenia wkładu grzałki i termopary, aby upewnić się, że są dobrze podłączone do złączy zasilających. Upewnij się, że zawór wlotowy gazu nośnego jest zamknięty.Zamknij zawór odpowietrzający. Powoli rozpocznij pompowanie komory za pomocą pomp do obróbki zgrubnej. Gdy ciśnienie w komorze jest mniejsze niż jeden przejazd, uruchom pompy turbomolekularne.Gdy ciśnienie w komorze jest mniejsze niż 10 do minus sześć tur, przyłóż napięcia do żelaznej optyki spektrometru masowego czasu przelotu. Następnie otwórz przesłonę, aby umożliwić wpuszczenie wiązki fotonów do komory. Otwórz zawór wlotowy gazu nośnego i ustaw regulator ciśnienia cofania na cztery 60.Jest to regulator podciśnienia mierzący w skali ujemnej od zera do minus 7 62. W związku z tym, po ustawieniu na cztery 60, będzie regulować ciśnienie w przewodzie do 300 torów. W tych warunkach.Ciśnienie w komorze źródła i spektrometru mas powinno wynosić odpowiednio około 1 razy 10 do minus cztery tor i dwa razy 10 do minus sześć torów. Aby najpierw uzyskać widmo masowe, uruchom oprogramowanie szybkiej karty na komputerze i pozwól mu działać w tle. Otwórz ogólny interfejs programu do akwizycji danych LabVIEW.fi za pomocą zakładki sterowania LS w oprogramowaniu LabVIEW. Ustaw energię fotonu na żądaną długość fali na karcie skalera. Ustaw liczbę jednostek czasu, które mają być razem.Ustaw również zakres lub liczbę przedziałów i przeciągnięć, czyli liczbę widm masowych dodanych jedno na drugim, aby utworzyć końcowe widmo masowe. Następnie kliknij przycisk akceptuj, aby te wartości były przechowywane i używane. Następnie kliknij pobierz dane, aby rozpocząć pobieranie danych.Po zakończeniu akwizycji na ekranie pojawi się widmo masowe. Zapisz widmo masy, klikając przycisk Zapisz. Za pomocą zakładki skanowania LS w oprogramowaniu lab view możliwe jest pozyskanie danych podczas strojenia jednego z silników linii badawczej.W takim przypadku wybierz energię silnika mono T trzy, aby dostroić się do różnych energii fotonów. Falowanie wewnątrz synchrotronu przesunie się automatycznie, aby dopasować się do pożądanej długości fali. Wprowadź energie startu i końca w skarbcach elektronowych, a także rozmiar kroku.Nie wprowadzaj liczby przeciągnięć, ponieważ zostanie ona automatycznie zaktualizowana o już wprowadzoną wartość. Kliknij odczyt prądu z K 4 86, aby odczytać prąd zmierzony przez fotodiodę. Następnie kliknij start, aby rozpocząć skanowanie.Następnie użytkownik jest proszony o wybranie nazwy pliku, w którym dane będą przechowywane po zakończeniu przebiegu. Pierwsza kolumna w pliku danych zawiera numer pojemnika i musi zostać przeliczona na jednostki masy zgodnie z opisem w pisemnym protokole. W tym filmie wideo zapisz plik danych z pierwszą kolumną zamienioną na masę na dodatnią krzywą PIE.Można użyć drugiego programu LabVIEW o nazwie ALS Energy Scan VI, który jest przeznaczony do analizy i wykreślania danych skanowania. Podczas uruchamiania programu ALS Energy Scan VI użytkownik jest proszony o wybranie pliku zawierającego dane. Jest to poprzednio zapisany plik i zawiera masy w pierwszej kolumnie oraz liczbę jonów przy różnych energiach fotonów w następnych kolumnach.Zauważ, że pierwszy i drugi wiersz w pliku wskazują odpowiednio energię fotonów i prąd fotonowy danych w tej kolumnie. W górnym panelu znajduje się wykres 2D Przy danych. Przesunięcie czerwonego znacznika poziomego wybiera widmo mas o określonej energii fotonu, które ma być wyświetlane w dolnym panelu.Następnym krokiem jest zintegrowanie liczby jonów o określonej masie przy każdej energii fotonu przy jednoczesnym odjęciu sygnału tła. W dolnym panelu dwa pionowe czerwone znaczniki powinny być ustawione wokół piku masy, który ma być zintegrowany. Dwa niebieskie znaczniki powinny być ustawione wokół pobliskiego regionu bez danych, które mogą służyć jako wartość tła.Oprogramowanie przedstawi zintegrowane dane bez tła w panelu po prawej stronie. Aby przedstawić prawdziwą krzywą PIE, należy skorygować liczbę jonów do zmieniającego się strumienia fotonów na każdym kroku. Odbywa się to automatycznie przez oprogramowanie.Aby pominąć tę korektę, kliknij przycisk bieżącej korekty po prawej stronie górnego panelu, aby go wyłączyć. Zobacz pisemny protokół. Jeśli wykonujesz ten krok ręcznie, kliknij przycisk Zapisz widmo w prawym dolnym rogu, aby zapisać skorygowaną krzywą PIE.Pokazano tutaj typowe widmo masowe naddźwiękowej ekspansji jednej z trzech par dimetylouracylu oraz krzywe PIE trzech głównych cech, uzyskane ze skanu VUV A między 8,0 elektronowowoltami a 10,0 elektronowoltami. Jeden trzy dimetylo jest pokazany przy przeładowaniu masy 140, protonowany jeden trzy dimetylouracyl przy przeładowaniu masy 141, a jeden trzy dimer dimetylouracylu przy przeładowaniu masy 280. Szary cień to odchylenie standardowe od trzech kolejnych skanów Po opanowaniu i prawidłowym wykonaniu.Procedury te trwają od jednej do ośmiu godzin, jeśli synchrotron zachowuje się dla Ciebie w danym dniu. Następnie wykorzystujemy obliczenia struktury elektronicznej, aby zobrazować dynamikę animacji fotograficznej cząsteczek, które właśnie wprowadzamy do fazy gazowej. Mam nadzieję, że po obejrzeniu tego filmu dobrze rozumiesz, w jaki sposób można wykorzystać promieniowanie synchrotronowe i wiązki molekularne do badania struktury elektronowej cząsteczek i klastrów w fazie gazowej.

molecular-beam-mass-spectrometry-with-tunable-vacuum-ultraviolet-vuv

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Spektroskopia Masowa Związków W Stanie Gazowym Za Pomocą Strojone Promieniowania Ultrafioletowego Podciśnienia (VUV) Z Synchrotronu

Laserowa ablacja z jonizacją elektrosprayową (LAESI) jest źródłem jonów dla spektrometrii mas pracującym pod ciśnieniem atmosferycznym. W trybie obrazowania laser średniofalowy w podczerwieni bada rozkład cząsteczek w przekroju tkanki lub biofilmie. Technika ta stanowi nowe podejście do różnorodnych badań bioanalitycznych prowadzonych w natywnych warunkach doświadczalnych.

Obrazowanie molekularne tkanek biologicznych i biofilmów w ciśnieniu atmosferycznym przy użyciu spektrometrii mas LAESI

Ogólnym celem tej metody jest określenie niskoenergetycznej struktury elektronowej ciał stałych w ultra niskich temperaturach za pomocą kątowo-rozdzielczej spektroskopii fotoemisyjnej z promieniowaniem synchrotronowym.

Kątowo-rozdzielcza spektroskopia fotoemisyjna w bardzo niskich temperaturach

Prezentujemy technikę, która pozwala na przestrzenne oddzielenie różnych konformerów lub klastrów obecnych w wiązce molekularnej. Deflektor elektrostatyczny służy do rozdzielania gatunków według ich stosunku momentu masowego do dipolowego, co prowadzi do wytworzenia zespołów fazy gazowej o pojedynczym konformerze lub stechiometrii klastrowej.

Separacja przestrzenna konformerów molekularnych i klastrów

Kluczowe etapy funkcjonowania białka, w szczególności zmiany konformacyjne szkieletu i reakcje transferu protonów, często odbywają się w skali od mikrosekund do milisekund. Te dynamiczne procesy można badać za pomocą spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera ze skanowaniem czasowo-rozdzielczym, w szczególności w przypadku białek, których funkcja jest wyzwalana przez światło.

Transfer protonów i dynamika konformacji białek w białkach światłoczułych za pomocą spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera ze skanowaniem czasowym i transformacją Fouriera

Ten film przedstawia protokół do analizy spektrometrycznej mas związków lotnych i wrażliwych na utlenianie za pomocą jonizacji uderzeniowej elektronów. Przedstawiona technika jest szczególnie interesująca dla chemików nieorganicznych, pracujących z metalami organicznymi, silanami lub fosfanami, z którymi należy obchodzić się w warunkach obojętnych, takich jak technika Schlenka.

Analiza związków lotnych i wrażliwych na utlenianie przy użyciu systemu zimnego wlotu i spektrometrii mas z uderzeniem elektronów

Podczas topienia indukcyjnego próżniowego, spektroskopia rozpadu indukowana laserem jest używana do przeprowadzania w czasie rzeczywistym analizy ilościowej głównych składników stopionego stopu.

Analiza ilościowa topnienia indukcyjnego w próżni za pomocą spektroskopii rozpadu indukowanego laserem

Przedstawiamy protokół do badania ultraszybkich koherencji wibracyjnych w wieloatomowych kationach rodników, które skutkują dysocjacją molekularną.

Pomiar ultraszybkich koherencji wibracyjnych w wieloatomowych kationach rodnikowych z jonizacją adiabatyczną w silnym polu

Opisujemy użycie technik synchrotronowej spektroskopii absorpcyjnej promieniowania rentgenowskiego (XAS) i dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) do badania szczegółów procesów interkalacji/deinterkalacji w materiałach elektrodowych dla akumulatorów litowo-jonowych i na-jonowych. Zarówno eksperymenty in situ, jak i ex situ są wykorzystywane do zrozumienia zachowań strukturalnych istotnych dla działania...

Charakterystyka materiałów elektrodowych do akumulatorów litowo-jonowych i sodowo-jonowych z wykorzystaniem technik promieniowania synchrotronowego

Ten artykuł szczegółowo opisuje proces produkcji urządzenia grafenowego z możliwością przestrajania bramki, ozdobionego zanieczyszczeniami kulombowskimi do skanowania badań mikroskopią tunelową. Mapowanie przestrzennie zależnej struktury elektronowej grafenu w obecności naładowanych zanieczyszczeń ujawnia unikalne zachowanie jego relatywistycznych nośników ładunku w odpowiedzi na lokalny potencjał kulombowski.

Wytwarzanie urządzeń grafenowych z funkcją gate-tunable do badań skaningowej mikroskopii tunelowej z zanieczyszczeniami kulombowskimi

Synchrotronowa mikrotomografia twardego promieniowania rentgenowskiego jest używana do obrazowania elektrochemicznego wzrostu dendrytów z elektrody litowo-metalowej przez membranę elektrolitu polimerowego.

Analiza uszkodzeń baterii za pomocą synchrotronowej mikrotomografii rentgenowskiej

Poznaj spektrometrię mas wiązki molekularnej z promieniowaniem synchrotronowym VUV do badania struktury elektronowej izolowanych cząsteczek gazowych. Ta metoda umożliwia precyzyjną analizę właściwości elektronowych i weryfikację obliczeń teoretycznych.

Spektrometria mas wiązki molekularnej z przestrajalnym próżniowym promieniowaniem synchrotronowym ultrafioletowym (VUV)

Przeglądaj więcej filmów