Medição de coerências vibracionais ultrarrápidas em cátions de radicais poliatômicos com ionização adiabática de campo forte

Este método pode ajudar a responder a questões-chave sobre a dinâmica ultrarrápida dos cátions radicais poliatômicos, como se os movimentos vibracionais coerentes são excitados e como a exotação coerente impulsiona a associação de ligações. A principal vantagem desta técnica é que os cátions radicais poliatômicos podem ser preparados no estado eletrônico fundamental, o que melhora significativamente a capacidade de resolver movimentos vibracionais coerentes. Geralmente, os indivíduos novos neste método teriam dificuldade em configurar dois caminhos de feixe independentes com nome de caminho idêntico para garantir que os dois feixes se propaguem exatamente paralelamente ou de forma colisória quando necessário.

Primeiro, ligue o laser de femtossegundo e aguarde cerca de 30 minutos para que ele se estabilize. Posicione um divisor de feixe 90/10 após a saída do laser para gerar duas réplicas, que serão usadas para construir as linhas de feixe da bomba e da sonda. Verifique a potência do laser antes do divisor de feixe e a potência do feixe transmitido para garantir que aproximadamente 10% da potência seja transmitida.

Direcione o feixe refletido para o amplificador paramétrico óptico. Em seguida, otimize a potência de saída usando os procedimentos do manual. Em seguida, defina o paramétrico óptico amplifier software para selecionar o comprimento de onda desejado.

Direcione o feixe de saída do amplificador paramétrico óptico através da placa de meia onda e do polarizador. Bloqueie o feixe polarizado P e direcione o feixe polarizado S para os espelhos côncavos e convexos para expandir seu diâmetro por um fator de cinco. Em seguida, direcione o feixe expandido para o espelho dicróico.

Para preparar o caminho óptico da sonda, direcione o feixe que passa pelo divisor de feixe 90/10 para os espelhos convexo e côncavo para reduzir seu diâmetro por um fator de dois. Direcione o feixe colimado para baixo para um retrorrefletor oco montado em um estágio de retardo linear motorizado. Regular os botões de montagem dos dois espelhos planos antes do retrorrefletor para garantir que a posição do feixe após o retrorrefletor não se altere quando a platina for deslocada ao longo de toda a sua amplitude de deslocamento.

Em seguida, insira um filtro de densidade neutra ajustável após o atraso stage para atenuar a potência do pulso da sonda, insira uma íris após o filtro de densidade neutra para ajustar o diâmetro do feixe e direcione o feixe para o espelho dicróico. Agora, insira um cristal de borato de beta-bário de 15 milímetros de diâmetro após o espelho dicróico para dobrar os comprimentos de onda de ambos os feixes, tornando-os visíveis. Ajuste os alinhamentos do feixe da sonda da extremidade da bomba usando os suportes do espelho antes do espelho dicróico, de modo que os feixes se propaguem de forma colinidente através da câmara TOFMS e para fora do outro lado.

Em seguida, coloque um detector de fotodio rápido alguns centímetros à frente da entrada da janela para a câmara TOFMS no caminho das vigas da sonda da extremidade da bomba. Conecte o cabo do detector a um osciloscópio digital e localize independentemente os sinais dos pulsos da ponta de prova da extremidade da bomba. Ajuste a posição do estágio de atraso motorizado na linha da ponta de prova de forma que os sinais da ponta de prova da extremidade da bomba no osciloscópio sejam sobrepostos temporariamente.

Se um sinal estiver consistentemente na frente do outro no osciloscópio, mova os suportes que seguram o estágio de atraso motorizado para encurtar ou alongar o comprimento do caminho conforme necessário. Em seguida, remova o detector de fotodiodo. Conecte a amostra desejada à câmara TOFMS e ajuste a pressão.

Ligue a fonte de alimentação TOFMS e verifique as tensões. Verifique a operabilidade do software de aquisição de dados em relação à comunicação com o estágio de atraso motorizado e o osciloscópio. Desbloqueie os feixes da sonda da extremidade da bomba e certifique-se de que estejam alinhados na câmara TOFMS.

Maximize a potência da sonda ajustando o filtro de densidade neutra. Defina a potência da bomba com a placa de onda para um nível suficientemente alto para obter um sinal de íon satisfatório. Em seguida, ajuste a posição espacial do feixe da sonda com os botões no suporte do espelho dicróico até que um pico na intensidade de todos os íons seja observado, ou uma depleção significativa do íon molecular original e, ou aumento nos rendimentos de íons fragmentados sejam observados.

Ajuste a posição do estágio de atraso motorizado para produzir um pico no sinal de íons total, que corresponde a um atraso de tempo zero. Ajuste as energias de pulso da sonda da extremidade da bomba para obter os sinais de íons desejados. No software de aquisição de dados, especifique o comprimento da varredura e o tamanho da etapa.

Por fim, execute o software de aquisição de dados para adquirir o espectro de massa a cada atraso da bomba-sonda. Os espectros de massa DMMP obtidos com atraso zero e apenas com o pulso da bomba são mostrados aqui. Há pouca diferença perceptível entre os espectros mal sobrepostos e apenas da bomba, o que ilustra como determinar a sobreposição espacial ideal dos feixes da sonda final da bomba usando os sinais de íons diretamente.

Os dados espectrais de massa obtidos de uma varredura bomba-sonda com o tempo de voo na abscissa e o atraso bomba-sonda na ordenada são exibidos aqui. Os dados brutos ilustram como as mudanças nos sinais de íons com o atraso da bomba-sonda nesses experimentos podem ser visualizadas sem trabalho de dados adicional. Os sinais de íons DMMP resolvidos no tempo de uma varredura bomba-sonda com sobreposição espacial otimizada e pobre dos feixes da sonda final da bomba são mostrados aqui.

Esses resultados ilustram a importância de otimizar a sobreposição espacial bomba-sonda para adquirir sinais de íons transitórios de alta qualidade nos dados processados. Os sinais de íons transientes de íons de PO2C2H4 fragmentos obtidos usando comprimentos de onda de bomba de 800 nanômetros e 1500 nanômetros são exibidos aqui. A rápida transformação de incursão dos sinais de íons DMMP obtidos com bombas de 800 nanômetros e 1500 nanômetros é mostrada aqui.

O pico em 750 números de onda visíveis para a bomba de 1500 nanômetros ilustra a resolução de frequência nas configurações de varredura usadas. Ao tentar este procedimento, é importante lembrar de verificar novamente o desenvolvimento espacial da bomba e dos feixes da sonda antes de registrar quaisquer dados experimentais. Seguindo este procedimento, cálculos ab initio ou da teoria do funcional da densidade podem ser realizados para determinar quais modos vibracionais são coerentemente excitados, bem como identificar o nível ou níveis de energia eletrônica acessados pela exotação sonda-pulso.

Não se esqueça de que trabalhar com lasers de alta potência pode ser extremamente perigoso e precauções como usar óculos de segurança adequados devem sempre ser tomadas durante a execução deste procedimento.