تصوير الانفجار كولومب كأداة للتمييز بين الفراغية

Summary

للأنواع الصغيرة من مراوان، "تصوير الانفجار كولومب" يقدم نهجاً جديداً لتحديد استخدام إحدى اليدين الجزيئات الفردية.

Abstract

يوضح هذا المقال كيف يمكن استخدام كولتريمس (الباردة الهدف نكص أيون الزخم التحليل الطيفي) أو تقنية "رد فعل المجهر" للتمييز بين متبلور مضاد (الفراغية) الأنواع مراوان بسيطة على مستوى الجزيئات الفردية. في هذا النهج، يتوسع في فراغ غرفة طائرة الجزيئات غازية العينة ويتقاطع مع نبضات ليزر femtosecond (خ). كثافة عالية من البقول يؤدي إلى سرعة التأين متعددة، تشعل "انفجار" ما يسمى كولومب التي تنتج عدة أجزاء (مشحونة بشكل إيجابي) الموجبة. حقل الكتروستاتي أدلة هذه الكاتيونات على كاشفات تراعي الوقت والموقف. شبيه وقت الطيران مطياف كتلة، وقت وصول كل أيون تعطي معلومات عن كتلته. كفائض، يتم ضبط الحقل الكهربائي في طريقة باتجاه الانبعاثات والطاقة الحركية بعد تجزئة تؤدي إلى اختلافات في الوقت الطيران وفي الموقف أثر على الجهاز.

ينشئ كل تأثير أيون إشارة إلكترونية في الكاشف؛ هذه الإشارة هو معاملة إلكترونية عالية التردد وتسجيل الحدث بالحدث باستخدام كمبيوتر. تتوافق مع البيانات المسجلة إلى إضعاف تأثير ومواقف. مع هذه البيانات، يمكن حساب الطاقة واتجاه الانبعاث لكل جزء. هذه القيم مرتبطة بالخصائص الهيكلية للجزيء قيد التحقيق، أي إلى أطوال السندات والمواضع النسبية للذرات، مما يسمح بتحديد جزيء بجزيء الطغيان الأنواع مراوان بسيطة وإضافة ميزات أخرى.

Introduction

شرليتي هو سمة من سمات طبيعتنا التي تم الباحثين رائعة لأكثر من 150 عاماً. في 19^th القرن، باستور، هوف van't وآخرين اكتشف أن جزيئات يمكن أن تحدث في هذين الهيكلين صورة طبق الأصل ليست سوبر مفروضة-مثل دولنا اليسرى واليد اليمنى. هذه الخاصية سمي 'مراوان'، من اليونانية كلمة 'اليد'.

وحتى الآن تم العثور على أي اختلاف في الخصائص الحرارية أو في مستويات الطاقة من أشكال اليد اليسرى واليمنى (اثنين 'متبلور مضاد'). بغية تحليل استخدام إحدى اليدين لنموذج معين وفصل متبلور مضاد، يمكن استخدام التفاعل مع جزيئات مراوان أخرى، كما هو الحال على سبيل المثال في مختلف النهج تشروماتوجرافيكال. ¹ تستخدم أساليب تشيروبتيكال مثل تلوانيه دائرية (الذبذبات) والقرص المضغوط (V) والتشتت البصري الدنمارك، ORD، بشكل روتيني للتمييز بين متبلور مضاد. ²

عندما يتعلق الأمر بتحديد بنية مجهرية، هذه التقنيات تتطلب الحصول على معلومات إضافية، على سبيل المثال من حسابات الكم والكيميائية. الأسلوب الوحيد المقبول على نطاق واسع لتحديد التكوين المطلق مباشرة من الشاذ حيود الأشعة السينية. ³

لقد ثبت مؤخرا أن التكوين المطلقة من الأنواع مراوان بسيطة يمكن تحديده من خلال "التصوير كولومب الانفجار". ^{4 , 5} في هذا النهج، الجزيئات في الطور الغازي يتم ضرب المتأين حيث أن النوى المتبقية بشدة صد كل للآخر. هذا التنافر يؤدي إلى تجزئة سريع (الانفجار) للجزيئات. الاتجاه وحجم ربط مومنتثم يفتت الهيكل للجزيء – للجزيئات الصغيرة، تتوافق مع التوجيهات الزخم المثير للدهشة كذلك على المحاور السندات. كانت رائدة "كولومب الانفجار" لتحديد التركيبة الجزيئية باستخدام الحزم الأيونية الجزيئية من 'مسرع'. ⁶ تقنية رقائق شعاع هذه الآونة الأخيرة كما تم تطبيقها للتعرف على مراوان. ⁷

خلافا شاذا حيود الأشعة السينية، يجب إلا يكون العينة بلوري بل منصوص عليه في الطور الغازي. وهذا يجعل النهج "الانفجار كولومب" مثالية للأنواع المتقلبة وهكذا يكمل حيود الأشعة السينية. وفي بعض الحالات، لا يمكن تحديد استخدام إحدى اليدين حتى للجزيئات الفردية.

في الممارسة العملية، قد ثبت إعادة الضبط في بنية جزيئية صعبة حتى بالنسبة لمشتقات الميثان، مثل جزيئات الكربون مركزية وسوبستيتوينتس المختلفة. يعزى ذلك إلى حقيقة أن التفاعل بين الأجزاء ليست بالضبط كولومبيك وأن كسر السندات ليست كلها في وقت واحد. للحصول على معلومات تركيبية، لا سيما أن نميز بين متبلور مضاد، هذا التعمير لحسن الحظ غير ضروري. بدلاً من ذلك، يمكن أن يرتبط ناقلات الزخم من أجزاء مختلفة تسفر عن كمية متميزة للجزيئات اليد اليسرى واليمنى. للحصول على نتائج يمكن الاعتماد عليها، أن مالا يقل عن أربعة بلغة مومنتثم تسجيلها.

لقياس هذه المعلومات الزخم، بالشظايا من واحد – وواحد فقط – الجزيئية تفكك يمكن اكتشافها في خطوة واحدة قياس. هذا الشرط وعادة ما يشار إلى 'كشف تزامنت'. وباﻹضافة إلى ذلك، اتجاهات الانبعاثات يجب أن يتم تحليلها، التي تؤثر على المبالغ في الممارسة العملية لتسجيل الوقت والموقف من الجزء في تنسيق بيانات وضع قائمة.

في الفيزياء الذرية والجزيئية، استحدثت تقنيات تنفيذ هذا النهج للقياس باستخدام الطيف الكهربائي كاشفات المتعددة ضرب الانفصال وتراعي الوقت والموقف الجماعي. هو أبرز مثال على الإعداد كولتريمس (الباردة الهدف نكص أيون الزخم التحليل الطيفي) – المعروف أيضا "رد فعل المجهر". ^{8 , 9} رسماً تخطيطياً لهذا النوع من التجربة ويرد في الشكل 1. خلافا كولتريمس قياسية التي يمكن أن تسجل الإلكترونات، وكذلك، "كولوم الانفجار التصوير" يتطلب الكشف عن أيون فقط.

مطياف والكاشف هي التي شنت تحت الفراغ فائقة (< 1 × 10^-9 hPa) لتجنب إنشاء أيونات من الغاز المتبقية. جزيئات مفردة من العينة التي ترد عن طريق طائرة جزيئية حرة غازية الناجمة عن التوسع الأسرع من الصوت: حكم ضغط البخار، توسيع الجزيئات من خلال فوهة صغيرة (حوالي 50 ميكرومتر القطر) في الفراغ. يتم فصل هذا الجزء من التجربة، دائرة المصدر، من منطقة التفاعل كاشطات عادة اثنين ومراحل ضخ متفاوتاً. إضافية الأثران ضخ قسم يقع خلف منطقة التفاعل تفريغ الطائرة النفاثة غازات، وبالتالي تجنب الغاز الخلفية في منطقة التفاعل.

بالإشعاع المؤين يتقاطع مع الطائرة النفاثة الجزيئية تحت 90°. معظم المختبرات في الوقت الحاضر استخدام نبضات الليزر femtosecond، على الرغم من أن الإشعاع السنكروتروني، سرعة الأيونات أو تأثير إلكترون 'القذائف' ممكن للحث على "الانفجار كولومب".

البروتوكول التالي يجعل افتراض أن تشغيل برنامج إعداد لتصوير تزامنت الأيونات وليزر femtosecond متاحة في المعمل. يجب أن تكون كثافة الذروة بحاجة لحمل "كولومب الانفجار" إلى شظايا أربع أو خمس حتى يقارب 6 × 10¹⁴ ث/سم². لتجنب قياسات طويلة جداً، ينبغي أن يكون معدل تكرار الليزر 10 كيلو هرتز أو أكثر. وهذا بالغ الأهمية لأنه، من ناحية، تزامنت الكشف يمكن فقط التأكد إذا كان إلى حد كبير احتمال التجزؤ في تركيز الليزر أقل من واحد لكل نبض الليزر (ومن الناحية المثالية لا تزيد عن 10%). سعر التجزئة الإجمالية، من ناحية أخرى، لا ينبغي أقل من كيلو هرتز قليلة نظراً لأن حصة المسارات مولتيفراجمينتيشن ذات الصلة عادة أقل من 10^-4. حقيقة أنها مشجعة، تجدر الإشارة إلى أن في مبدأ الفعل حدثاً تجزئة واحدة كافية لتحديد التكوين عينة انانتيوبوري، ويسمح هذا الكشف عن بضع مئات لتحديد الوفرة من متبلور مضاد في عينة تكوين الأجزاء غير معروف.

Protocol

تنبيه: يجب التأكد من أن تكون على دراية بكل شيء ممكن الإخطار المرتبطة بهذه التجربة، وفي المختبر. ويشمل الإجراء أدناه الليزر الفئة الرابعة والجهد العالي والفراغ. راجع صحيفة بيانات سلامة المواد (MSDS) للأنواع التحقيق-

1. إعداد

1. الاعتبارات التحضيرية
   ملاحظة: قبل بدء التجربة الفعلية، خيارين الرئيسية يتعين القيام بها؛ الأول فيما يتعلق بالأنواع الممكنة تحت التحقيق المجال الكهربائي في مطياف الثانية. ويفترض هنا أن الإعداد قد استخدمت سابقا لتجارب أخرى وأن مطياف نفسها سوف لا يكون تشكيلها.
   1. اختيار عينة
      1. اختيار عينة حيث يمكن توقع تجزئة المسارات التي تحمل توقيع استخدام إحدى اليدين أو سمة هيكلية التحقيق فيها. نضع في اعتبارنا أن الهيدروجين غالباً ما تصدر ذرات كأجزاء محايدة؛ ربما لا يمكن تمييز المجموعات الوظيفية التي تختلف فقط من قبل العدد من ذرات الهيدروجين. بدء تشغيل مع الأنواع البسيطة (ربما أتشيرال) مثل هالوميثانيس أو هالويثانيس-
      2. يتوفر الاختيار أن مول 0.02 على الأقل من العينة أن هذا هو الحد الأدنى المستخدمة في التجارب الناجحة حتى الآن
      3. التحقق من أن يكفي ضغط بخار قابل للتحقيق بالعينة. استناداً إلى تصميم الجهاز، بخار ضغوط > 5 hPa ضرورية لكثافة جت كافية لإجراء التجارب على الليزر. إذا كان هناك ضغط بخار أقل بكثير، فحص إذا كان يمكن التوصل إلى ضغوط بخار المطلوبة بتدفئة العينة. يمكن أن يكون هذا ممكناً للعينات السائلة والصلبة على حد سواء، بحكم التسامي لهذا الأخير. إذا كان مطلوباً التدفئة، من الضروري أن تدرج درجة الحرارة إيجابية على طول مسار الغاز في نظام التسليم (مع فوهة هي الجزء الأكثر سخونة) لتجنب التكثيف. أكثر تقدما بعينه إعداد مخططات مثل البيك آب بغاز الناقل قد يعتبر.
   2. اختيار قوة المجال الكهربائي في مطياف
      ملاحظة: قيمة من 50 إلى 100 V/سم وقد ثبت معقولة "التصوير كولومب الانفجار". ومع ذلك، القيمة المثلى، يعتمد على هندسة والمطياف. توضح الخطوات أدناه كيفية تحسين قوة المجال الكهربائي.
      1. تقدير الوقت رحلة الشظايا الموجبة المتوقعة. إذا والمطياف يتكون فقط من منطقة ميدان متجانسة مع طول s وقوة المجال الكهربائي ه، يعني وقت الرحلة من الجسيمات مع الشامل م وتهمة هو ببساطة المقدمة من
         < img alt = "المعادلة 1" src = "/ files/ftp_upload/56062/56062eq1.jpg "/>
      2. تقدير انتشار العاشر من الكاتيونات يفتت مع الشامل م على الجهاز باستخدام وقت الطيران t المحسوبة أعلاه والصيغة
         < img alt =" المعادلة 2 "src ="/files/ ftp_upload/56062/56062eq2.jpg "/>
         أيونات سيكتسب مومنتثم ف _العاشر من وحدات ذرية تصل إلى 400 من الزخم (البروتونات تصل إلى 150 وحدات ذرية).
      3. إذا كان انتشار المكاني س أيون الأنواع الأخف وزنا أكبر من الشعاع الكاشف، زيادة قوة المجال الكهربائي في الحساب حتى يتم الانتشار أصغر من حجم الكاشف بضعة ملليمترات. لا ينبغي أن قوة الحقل أعلى بكثير، وهذا يؤدي إلى دقة أقل لأثقل من الشظايا التي تنتشر بها أقل على الجهاز.
2. التحقق من الإعداد التجريبية
   ملاحظة: قبل الشروع في القياس الفعلي، فإنه قد للتحقق من أن برنامج الإعداد التجريبية مستعد تماما.
   1. الاختيار هو الفراغ في دائرة التفاعل < 1 × 10 ^-9 hPa. إذا كان هذا ليس هو الحال، سوف تؤدي الغاز المتبقية إلى معدل خلفية عالية. وفي حالة الشك حول ظروف الفراغ، تستمر حتى خطوة 2.2.1 حيث يتم تحديد معدل التأين للغاز المتبقية. إذا كان الضغط مرتفع جداً، أداء تسرب شيك. إذا كان أي تسرب الظاهر، خبز الدائرة لبضعة أيام-
   2. التحقق من الاتصالات للإمداد بالتيار الكهربائي وإشارات كاشف وفقا للدليل أو تجربة الوصف.
   3. تحقق من أن البرنامج الحصول على البيانات على الكمبيوتر قياس قادرة على تسجيل وتحليل الأيونات أربعة على الأقل. تأكد من أن الوقت الميت من الوحدات الإلكترونية وعرض النبض الإشارات التي أقل من 30 م.
3. تسليم نموذج تحضير
   1. التحقق من أن أنابيب توصيل عينة نظيفة، وشددت الاتصالات. إذا كان النموذج التآكل (مثل الحمضية) تأكد من أن كافة المكونات في نظام التسليم والمضخات التخشين الدائرة فراغ تتوافق مع العينة المختارة. مضخة نظام التسليم بعينه بمضخة التخشين وفتح الصمامات والتحقق من أن لا يتزايد الضغط في قاعة التجريبية.
   2. نظيفة وإعداد نموذج المتلقي. حمام الموجات فوق الصوتية مع الأسيتون أو غسالة الأواني زجاجية المخبرية معتادة تكفي.
   إعداد
   3. التدفئة من الخزان وعينه من نظام التسليم إذا كانت العينة يحتاج إلى تسخين (انظر 1.1.1.3). الطريقة الأكثر ملاءمة لاستخدام دوائر تدفئة قابل للتعديل، كل واحدة تتكون من سلك تدفئة وجهاز استشعار درجة حرارة وجهاز تحكم درجة حرارة.
   4. إذا كانت العينة قد ضغط بخار منخفض جداً، أو إذا كان يميل إلى مجموعات النموذج (مثل الأحماض)، استخدم نهج مختلفة للبيك آب أو كوبروباجيشن مع الغازات الخاملة. تعديل تصميم خطوط الغاز اعتماداً على هذه المتطلبات.
   5. الاختيار أيضا اتساق jet الجزيئية. لهذا الغرض، تستخدم عينة غازات نادرة (مثل الأرجون) حتى يمكن تحقيق طائرة كثيفة (تقريبا 1 بار الضغط المطلق ينبغي أن تكون كافية لفوهة 50 ميكرومتر). زيادة الضغط في المقطع تفريغ جت بتحريك مناور التي شنت على فوهة.
4. توفير femtosecond نبضات الليزر
   ملاحظة: البقول المؤينة يوفرها نظام ليزر femtosecond. تصف هذه ليزر واستخدامه بالتفصيل خارج نطاق هذا البروتوكول. إذا تم استخدام نظام ليزر تجارية، راجع الدليل.
   1. التبديل على الليزر وتحقق شعاع الليزر الشخصية في الإخراج-
   2. التحقق وتصحيح (إذا لزم الأمر) مسار الشعاع إلى نافذة مدخل للتجربة عن طريق ضبط المرايا كل منهما.
   3. إذا لزم الأمر، محاذاة مرآة التركيز داخل قاعة تجريبية باستخدام مناور كل منهما. مركز انعكاس لمرآة التركيز فيما يتعلق بالحزم الواردة.
   4. إدراج عوامل التصفية أو المستقطب للتدوير في مسار الشعاع لتحقيق كثافة ذروة ث/سم ² تقريبا 6 × 10 ¹⁴. للعادي "الانفجار التصوير كولومب"، استخدم الاستقطاب الخطي. إذا كانت الآثار تلوانيه التحقيق، تغيير الاستقطاب بصفيحة ربع الموجه فقط قبل الإطار المدخل.
   إدراج
   5. الضوئي في مكان حيث يمكن تسجيل نسخة موثوق بها من نبض الليزر (مثل انعكاس أو انتقال عن طريق محاذاة مرآة). الاتصال إخراج الضوئي الذبذبات والتحقق من أن تنتج صمام ثنائي البقول نظيفة مع معدل تكرار الليزر.
   6. بلوك دائماً شعاع عندما لا تكون قيد الاستعمال.

2. تحول على مطياف وكاشفات

ملاحظة: هذا الجزء من البروتوكول يعتمد قليلاً على التنفيذ الفعلي لنظام مطياف وكاشف. الوصف هنا صالحاً لإعداد كولتريمس قياسي مع جهاز كشف خط تأخير سداسية (HEX75). ¹⁰ في هذا التنفيذ، وقد كاشف 7 قنوات الإنتاج: أحد لوحات ميكروتشانيلس (مكبس)، واثنان لكل من الطبقات الثلاثة اﻷنود.

1. بدوره على إمدادات الطاقة-
   1. إيقاف مقاييس الفراغ في دائرة التفاعل كما أنها قد تنتج أيونات التي تعتبر الكاشف.
   2. الاتصال إخراج إشارة تضخيم (استخدام مكبر خاص سريع مع التضخيم ≈ 100) للعملية التشاورية المتعددة الأطراف للذبذبات (يفضل تناظرية) سريعة. تعيين الذبذبات إلى 5 أو 10 نانوثانية كل شعبة على المقياس الزمني و 100 mV كل شعبة بمقياس إشارة. تحقق من أن الضوضاء الإلكترونية أقل من 30 أم.
   3. التبديل على الفولت العالي إمدادات الطاقة للجهاز. لكاشف أيون نموذجية، هو الجهد-2,000 الخامس للجانب الأمامي و 300 الخامس للجانب اﻷنود. يعتمد على سن مكبس الجهد ويجب تعيين أن الإشارات التناظرية القصوى ولكنها لا تشبع. تحقق من الحالي. فإنه يعتمد على مقاومة مكبس في الجهاز ولكن لا ينبغي أن تتجاوز 50 µA. في تتبع الذبذبات، إشارات قليلة في الثانية مع ارتفاع إشارة من عدة مئات من السيارات يجب أن تكون مرئية (' التهم الظلام ')-
   4. لحن الإمداد بالطاقة مطياف إلى القيمة المحددة في الخطوة 1.1.2.
2. فحص للكشف عن إشارات عن طريق التأين للغاز المتبقية
   ملاحظة: يمكن أيضا الاطلاع على وصفاً مفصلاً للبدء في الكشف عن في كتيبات منها. ¹¹
   1. ^{، 12} التخفيف من كثافة الليزر لتقدر قيمتها بأقل من 10 ¹⁴ ث/سم ² في التركيز. إلغاء حظر الليزر ومشاهدة تتبع الذبذبات. إذا كان هذا يؤدي إلى معدل يتجاوز 5 في المائة معدل تكرار الليزر، كمية الغاز المتبقية في الدائرة مرتفع جداً أو يمس شعاع الليزر المطياف. إصلاح هذه المشكلة قبل المتابعة. إذا كان معدل عدد أقل بكثير من 5% معدل تكرار الليزر، تدريجيا زيادة كثافة الليزر.
   2. بإلقاء نظرة فاحصة على هذه الإشارات. يجب إلا تظهر ذروة واحدة من عدة مئات من السيارات ولا ' رنين ' (ذبذبات بعد نبض الفعلية). عرض إشارة العملية التشاورية المتعددة الأطراف لا ينبغي أن تتجاوز 10 نانوثانية (فوم).
   3. نظرة على تتبع الذبذبات جميع اﻷنود ست إشارات. الإشارات التي هي أوسع هنا (20-30 ns)، وعادة ما تكون بت أقل في الجهد. الاختيار مرة أخرى أن لا اضطرابات من إشارة موجودة. إذا كانت جميع اﻷنود إشارات أقل من 100 mV، زيادة الجهد (الخطوة 2.1.3) في خطوات 50 ف ضبط كسب مكبر للصوت يمكن أن تساعد على الحصول على نفس ارتفاع النبض لجميع القنوات-
   4. تحويل هذه الإشارات التماثلية إلى إشارات قياسية نيم (الوحدة النمطية للأجهزة النووية) من-0.8 الخامس "جزء ثابت" مميز (CFD). تحقق من الإعدادات من سي إف دي قبل كل تشغيل تجريبي. للحصول على وصف مفصل، الرجوع إلى كتيب متاح على شبكة الإنترنت. ¹² تغذي البقول نيم تحويل وقت إلى النظام رقمي (TDC) يسجل وقت وصول البقول مع عالية الدقة (عادة 25 ps). هذه الإشارات الزمنية هي المدخل للبرنامج اقتناء وتحليل البيانات-
   5. تشغيل البيانات اقتناء البرمجيات والبدء في تسجيل البيانات. النظر في توزيع الدخول لكل قناة--ينبغي أن تكون رسوم بيانية مماثلة لجميع القنوات. إذا كان هذا هو ليس الحال لبعض القنوات، تحقق من إعدادات سي إف دي (الخطوة 2.2.4) لهذه القنوات. التحقق من الإعدادات بتفتيش بالإضافة إلى ذلك مجموع الإشارة تشغيل مرات لكل من الطبقات للكشف عن كما هو موضح في دليل كاشف. إذا لزم الأمر، قم بتصحيح الإعدادات السي إف دي-
   6. عرض صورة كاشف في البرنامج الحصول على البيانات. يجب أن يتم عرض الجهاز كدائرة مع بقعة منتشر (صورة تركيز الليزر) في المركز. تمديد الحال يرجع أساسا إلى السرعة الحرارية من الغاز المتبقية التي يحصل المتأين.
   7. آر الإشارة من صمام ثنائي ليزر (الخطوة 1.5.5) في الحصول على البيانات، يفضل أن يكون ذلك بنفس الطريقة كإشارات كاشف. عرض طيف وقت الطيران في البرنامج. تتعلق أنواع الغاز المتبقية قمم لوحظت (ح ₂ ح ₂ س، وربما ن ₂، س ₂، CO ₂) عن طريق حساب المتوقع الوقت-من-رحلاتها من هندسة مطياف (الخطوة 1.1.2.1)-
   8. في محاولة لتقليل مدة نبض الليزر بتعظيم معدل العد، استخدام تصحيح تشتت نظام ليزر. سيؤدي إلى زيادة كبيرة في المعدل نبض أقصر (وبالتالي كثافة أعلى ذروة).
   9. إذا كان الضغط الخلفية منخفضة جداً أن المعدل ليست عالية بما فيه الكفاية لتنفيذ الخطوات المذكورة أعلاه، قم بتشغيل الطائرة النفاثة الغاز (راجع الخطوة 2، 3) وقم بإجراء الخطوات 2.2.1 حتى 2.2.8. الطيف وقت الطيران في خطوة 2.2.7 ينبغي ثم من الواضح أن يهيمن عليها الأنواع في jet.
   10. البحث عن أصل التوجه المطلق كاشف. وللقيام بذلك، نقل النسخة المتطابقة مع التركيز بحيث صورة تركيز الليزر يتحرك واضح في الصورة الكاشف في البرنامج. ملاحظة اتجاه الحركة (المستخدمة في الخطوة 5.1.1). تعد هذه الخطوة مهمة لقياس التكوين المطلقة لأنها تمكن من تفادي انعكاس مومنتثم قياسها فيما يتعلق بالفضاء المختبر الحقيقي-
3. البحث عن تداخل الغاز النفاثة والليزر-
   1. بتشغيل الطائرة النفاثة الغاز كما هو موضح في الخطوة 1.3.5.
   2. إذا كان يزيد من المعدل وبقعة ضيقة جداً (' بقعة جت ') مرئياً في الصورة الكاشف في البرنامج الحصول على البيانات، ضمان أن جت الجزيئية والليزر شعاع التداخل جزئيا على الأقل. وفي هذه الحالة، لحن مناور لمرآة التركيز بعناية لتحقيق أقصى قدر من التهم الموجهة إليه في الحال جت. في التداخل الأمثل، وأنها ينبغي أن يتجاوز عدد التهم من الغاز المتبقية (الخطوة 2، 2) بأوامر من حجم. قد يكون من الضروري لتقليل كثافة الليزر نظراً لأن معدل عدد مرات العملية التشاورية المتعددة الأطراف لا ينبغي أن يتجاوز 30 كيلوهرتز. إذا كانت الخلفية بسبب تاين الغاز المتبقية عالية جداً مقارنة بالإشارة من الطائرة النفاثة الغاز، تنظر إلى توسيع شعاع الليزر خارج قاعة الوصول إلى تركيز ضيق أكثر.
   3. في حالة مرئية على الصورة للكشف عن لا بقعة jet، لحن مناور لمرآة التركيز في خطوات أكبر للعثور على التداخل، وتستمر بعد ذلك مع خطوة 2.3.2.

3. نموذج تسليم

1. إعداد جيدا جميع الأدوات والحشايا المتلقية والعناصر الأخرى اللازمة، كما ينبغي التقليل من تعرض العينة للبيئة-
ملء
2. العينة إلى المستلم التي سوف تكون متصلاً بهذه التجربة. إذا كانت العينة قد ضغط بخار عالي، بارد المستلم وعينه مسبقاً للحد من الخسائر التبخر في هذه الخطوة.
الاتصال اسطوانة العينة بنظام جت
3. وتشديد اتصال الفراغ الواقية. بارد الاسطوانة (لتجنب الخسائر عينة) ومضخة لبضع ثوان لإزالة الهواء.
4. فتح الصمام للفوهة. الضغط في شام المصدرينبغي زيادة البر لعدة على الأقل من 10 ^-5 hPa.
5. التحقق من أن بقعة جت مرئية (الخطوة 2.3.2) والتعرف على قمم الأكثر بروزا في الطيف وقت الطيران.
6. تحسين الظروف التجريبية (ضبط درجة الحرارة، كثافة الليزر، وضغط الغاز كوبروباجاتينج …) لتعظيم معدل التأين من العينة. ضع في اعتبارك أن التدفئة تؤدي إلى التمدد الحراري للمكونات حتى أنه قد يكون من الضروري تعديل مناور jet (الخطوة 1.4.5)-

4. قياس

ملاحظة: يتم تنفيذ الخطوات التالية في برنامج اقتناء البيانات.

1. التحقق من الطيف الشامل والطيف صدفة.
   1. الأرض طائفة وقت الطيران وتعيين على قمم مختلفة للجماهير التي يمكن أن تحدث في التجزئة (الأصل الجماعي، ووفرة الشظايا).
   2. الأرض في الوقت الطيران لايون الأولى على المحور السيني والوقت الرحلة من أيون الثانية على المحور ص. تبين المناطق التي تهم العديد من الشظايا اثنين المنبعثة في صدفة. خطوط قطرية حادة تشير إلى تفكك في الأجزاء المشحونة اثنين.
   أيونات
   3. ارسم رسم بياني مماثلة للجزيئات أكثر، مثل مجموع الوقت الرحلات للأول والثاني على المحور السيني ومجموع الوقت الرحلات لايون الثالثة والرابعة على المحور ص. يتم عرض مثال من طائفة مولتيكوينسيدينسي في الشكل 2-
   4. في محاولة للتعرف على التشظي مختلفة في الطيف الجسيمات أربعة أو خمسة-الجسيمات والتحقق مما إذا كان هناك تفكك التي يمكن أن تسفر عن معلومات هيكلية قيد التحقيق.
2. تقدير قياس الوقت- واسمحوا
   1. تجربة تشغيل لتقريبا 1 ح والتحقق من عدد التهم للقناة المختارة. يجب الحرص على عدم التعويل على خلفية الأحداث.
   2. تضاعف هذا العدد مع الوقت المتوقع متاح للتجربة. العدد الإجمالي للتهم الموجهة إليه في القناة ذات الصلة ينبغي أن تكون على الأقل بضعة آلاف.
   3. إذا كان العدد من التهم الموجهة إليه في القناة الذي تم اختياره إلى حد كبير أقل من هذا الرقم، زيادة كثافة الليزر وكرر الخطوتين 4.2.1 و4-2-2. كن حذراً من أن المعدل لا تزال منخفضة بما يكفي للكشف عن تزامنت (انظر المقدمة).

5. تحليل بيانات

ملاحظة: تحليل البيانات في تجربة "التصوير الانفجار كولومب" معقدة، ولكن مكافأة المهمة نظراً لأن العديد من معلمات يمكن صقل بعد التجربة والعديد من العلاقات المتبادلة بين يقاس ويمكن استكشاف مومنتثم. عادة ما يتم تنفيذ كافة الخطوات التالية بعد التجربة في برنامج تحليل البيانات-

1. معايرة تجريبية المعلمات
   ملاحظة: في خطوة أولى، التأكد من صحة المعلومات الموقف والوقت بناؤها من الجهاز. مشابهة لضبط للإلكترونيات (الخطوة 2، 2)، الإجراء المحدد يعتمد على تنفيذ محددة، وفي هذه الحالة على برامج تحليل البيانات. وهكذا، يمكن أن تعطي بعض النصائح العامة فقط.
   1. الصور الأرض كاشف. تحقق من أن لجميع اﻷنود ثلاث طبقات، يطابق حجم الصورة للكشف عن الحجم الفعلي للعملية التشاورية المتعددة الأطراف، وأن يتم توسيط الصورة الكاشف في 0. تحقق من أن كافة تركيبات من ثلاث طبقات تسفر عن كشف نفس الصورة. إذا كان ضروريا استدارة أو انعكاس الكشف عن أن نظام إحداثيات الصورة كاشف يتوافق مع إطار المختبرات (استخدام قياسات الخطوة 2.2.10).
   2. تحديد الجماهير المختلفة في الطيف وقت الطيران وتناسب وظيفة المطياف (الخطوة 1.1.2.1) لهذه القيم. معلمة هامة في هذه الخطوة هو الوقت الطيران الإزاحة t ₀ أن كل وقت الطيران القيم يجب أن تكون له تصحيحها.
   3. إلقاء نظرة على الأطياف صدفة (راجع الخطوة 4.1.4) وتحديد قنوات تفكك واعدة. من المستحسن وضع بوابة على قيم الوقت الطيران قليلة 100 نانوثانية حولها للاهتمام وأنماط وفقط حدد الأحداث داخل هذه الإطارات لمزيد من الخطوات. خلاف ذلك، كمية لا لزوم لها الأحداث كبير جداً وسوف تبطئ التحليل.
   4. تخزين تصحيح قيم x, y, t لمزيد من التحليل.
2. حساب مومنتثم أيون والطاقات. معلمات
   1. استخدام التجريبية ونسب الجماهيري-إلى-المسؤول المفترض لحساب زخم مكونات ف _س، ف _ص وف _ض. استخدم هذه لحساب الطاقات الحركية من الشظايا وبها المبلغ، الإفراج عن الطاقة الحركية (كير)-
   2. استخدام الطيف صدفة (الخطوة 4.1.4) للضبط الدقيق لقوة المجال الكهربائي ه و طول مطياف s ومؤامرة للموقف أثر مقابل وقت الطيران لتحديد للإزاحة موضع س ₀ و y ₀ و السرعة v _{j et} النفاثة الغاز. إذا كان بمعايرة دقة اللازمة، استخدام ن ₂ وس ₂ يتشرذم إلى قسمين إحداها تهمة الأنواع التعاقب الذبذبات ضيقة جداً واتسمت أيضا بالإفراج عن الطاقة الحركية (انظر الرقم 13 والمراجع فيها). ارسم ف _س ص ف _ص إلخ
      1. وضبط المعلمات حيث أن توزع على مجال في الفضاء الزخم (مثلاً في دائرة في مؤامرات ثنائي الأبعاد) مومنتثم وتوسيط في 0. وهذا يرجع إلى أن الطاقة الحركية ينبغي إلا يتوقف على اتجاه انبعاث الجزء أيون-
      2. مؤامرة زخم مجموع كافة الأجزاء من تفكك جزيئية. لتفكك كاملة، ينبغي أن يكون التوزيع الضيقة (عادة < 10 وحدة ذرية الزخم) وتوسيط في 0-
3. حدد الأحداث ذات الصلة، والتحقيق في خصائص النظام الجزيئي.
   1. فصل الأحداث الفعلية التي تفكك من الخلفية بوضع القيود في مجموع الزخم حول قمم لوحظت (وحدات ذرية عادة أقل من 20 في كل اتجاه)-
   2. لهذه الأحداث، استخدام الحسابي متجه لتشييد الكميات التي تحتوي على المعلومات الهيكلية التحقيق. مثال للتفريق بين الفراغية اليد اليسرى واليمنى ويرد في القسم التالي.

Representative Results

في هذا الجزء، نعرض النتائج التي تم الحصول عليها هالوميثانيس. هذه الأنواع مثالية لتجارب إثبات لمبدأ سبب البساطة وارتفاع ضغط البخار. وفي الوقت نفسه، تم التحقيق هالوثان الأنواع أكثر تعقيداً تستخدم الفوتونات لينة-إكس-رأي واحد من مصدر السنكروتروني للحث على التأين متعددة. ¹⁴

تشبركلف

بروموتشلوروفلوروميثاني (تشبركلف) مثال الكتب المدرسية لجزيئات مراوان مع ذرة الكربون ستيريوجينيك. وهو أيضا المرشح المثالي "التصوير كولومب الانفجار" بسبب هيكلها بسيط وارتفاع ضغط البخار (حوالي 600 hPa في درجة حرارة الغرفة). ولسوء الحظ، الأنواع غير متوفرة تجارياً؛ للتجربة المعروضة هنا، تم تصنيعه مخلوط الراسيمي برد فعل شبر₂Cl مع هجف₂ وفقا لمرجعية¹⁵. أثري انانتيو عينات من الصعب الحصول على الكميات اللازمة حيث أنه قد تم الحصول على النتائج فقط على الراسيمات حتى الآن.

للحصول على النتائج المعروضة هنا كان تبريد العينة إلى حوالي 240 ك للحصول على بكثافة مستهدفة مناسبة مع فوهة معين (10% احتمالات التأين كل نبض). قدرت كثافة الذروة الليزر 6 × 10¹⁴ ث/سم². وأحاطت بقياس معدل تكرار الليزر 100 كيلوهرتز ح 11.

من أجل التمييز بين R و S-يحسب متبلور مضاد، منتج ثلاثية تم تسويتها من ناقلات الزخم الهالوجين ثلاثة الفلور والكلور، والبروم. هندسيا، يمكن تفسير هذه الكمية كجيب تمام الزاوية بين زخم الفلورين والطائرة من مومنتثم الكلور والبروم.

ويبين الشكل 3 كوسθ ل النظائر الفصل⁷⁹ر³⁵ClF، جنبا إلى جنب مع التعريف الهندسي. اثنين من قمم واضحة مرئية، مما يشير إلى متبلور مضاد. موقف القمم يتسق مع محاكاة ديناميات جزيئية كلاسيكية. كما لا يكاد الخلفية غير موجود، يعمل على إحالة الطغيان على مستوى جزيء واحد.

تشبركل₂

شرليتي تشبركل₂ يحدث فقط في حالة النظائر ³⁵Cl و ³⁷Cl موجودة في نفس الجزيء. وهكذا يحتوي عينة مع وفرة النظائر المشعة الطبيعية الجزيئات مراوان وأتشيرال. تنشأ تعقيدات إضافية اثنين هنا: أولاً، تتداخل توزيعات الوقت الطيران نظائر الكلور والبروم على التوالي نظراً إلى اختلاف أسلحة صغيرة. هذا ذات الصلة لا سيما للكلور تحديد الطغيان يعتمد على التعيين الصحيح النظائر. ثانيا، قد الأنواع مراوان الفصل⁷⁹ر³⁵Cl³⁷Cl (ضمن الدقة الإعداد) نفس الكتلة الإجمالية كالأنواع أتشيرال CH⁸¹ر³⁵Cl₂. يمكن اعتبار التحقيق في هذه الأنواع وبالتالي اختبار معيار للأسلوب.

مع مطياف المستخدمة (مطياف طول s = 60.5 ملم، قوة الحقل الكهربائي ه = 57.1 الخامس/سم)، البيانات يمكن تحديد النظائر مراوان الفصل⁷⁹ر³⁵Cl Cl³⁷عبر الزخم الكلي، باستخدام الخوارزمية التي اقترحها المرجع¹⁶ لتعيين الذي يضرب ينتمي إلى فيها النظائر.

اعتبارات هندسية تؤدي إلى الاستنتاج بأن يمكن أن يكون هناك توجهات للجزيء في الفضاء حيث لها نظائر الكلور اثنين في نفس الوقت الطيران؛ وفي هذه الحالة، لا يمكن أن يكون الموقر كمسألة مبدأ. وصف إجراء لفرز هذه الأحداث في مرجع المواد التكميلية⁴. كنتيجة لذلك، يمكن تحديد تكوين جزيئات مراوان نظير حتى بدرجة عالية من الموثوقية.

الشكل 1 : طريقة العرض في إعداد كولتريمس- أدخل الإعداد من خلال الفوهة الجزيئات وتمر عبر زوج من كاشطات. في دائرة التفاعل، عبر نبضات الليزر مع الطائرة النفاثة الجزيئية تحت 90°. وتسترشد أيونات مجال الكهربائي والمطياف إلى الكاشف (أعلى). وترد لرؤية أفضل، ليس كل مطياف لوحات. الجزيئات المتبقية ملقاة في قسم خلطات ضخ (jet تفريغ) إبقاء الضغط الخلفية في منطقة التفاعل منخفضة قدر الإمكان. الرقم معدلة من مرجع¹⁷ بإذن من غ. كاستيركي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 2 : الطيف صدفة الجسيمات الأربعة- هذا الرسم البياني امتداد طيف كتلة وقت الطيران للجسيمات أربعة: مجموع الوقت الرحلات لضرب الأول والثاني على الجهاز يتم رسمها على x-المحور، ومجموع للثالثة والرابعة وضرب على y-المحور. مركز القمم يسمح بتحديد الجماهير من أربعة أجزاء تم الكشف عنها. شكل الهياكل التي تحتوي على معلومات إضافية: إذا مومنتثم الشظايا إضافة تصل إلى الصفر، الأحداث التي ترد في خط ضيق (ح، التليف الكيسي، Cl، Br). إذا كان يحمل جزء بلغة غير مكتشفة الزخم، الزخم غير صفرية المجموع الجسيمات المقيسة يؤدي إلى توسيع نطاق الميزات. لأغراض التوضيح، تستخدم بيانات من السنكروتروني، لا الليزر، والقياسات هنا سبب الإحصائيات أعلى. الشكل المستنسخ من المرجع⁵ مع الإذن بايلي-يقمن. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 3 : الفرق من متبلور مضاد في خمسة-الجسيمات تفكك من تشبركلف عن طريق المعلمة شرليتي كوس Θ حسب التعريف الوارد في النص- الذروة في القيم الإيجابية يناظر R-صوريا، الذروة في القيم السالبة إلى S-صوريا. ويوضح اقحم كوس θ هندسيا. منخفضةخلفية تسمح بإحالة الطغيان للجزيئات الفردية. الشكل المستنسخ من مرجع⁴ الإذن من قبل AAAS. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Discussion

بسبب مجموعة متنوعة المكونات، يتطلب برنامج إعداد كولتريمس مستوى عال بدلاً من الخبرة الفنية، لا سيما في مجالات تقنية الشفط، والكشف عن الجسيمات، وتحليل سريع للإلكترونيات والبيانات. قبل أن انتقل إلى التحقيق في الأنواع المعقدة، فإنه يجب وبالتالي دقة التحقق إذا كان الإعداد قيد التشغيل بشكل صحيح، مثلاً بإجراء وتحليل قياس على أنواع دياتوميك أو ترياتوميك.

الاستفادة المثلى من كثافة ومدة نبضات الليزر والتداخل مع الطائرة النفاثة الجزيئية ضروري لتحقيق العديد من أحداث التأين متعددة قدر الإمكان. كما قد يوسع توزيع قوة الدفع بسبب تاين متتابعة خلال دورات مختلفة من نبض الليزر، نبض ينبغي من الناحية المثالية ولا تتجاوز المدة 40 خ. أثناء القياس، من الأهمية بمكان الحصول على إحصاءات كافية. على الجانب الإيجابي، لا يتطلب تحديد التكوين المطلق بدقة عالية بصفة خاصة مقارنة بتجارب صدفة أخرى، أي الإجراء قوي بدلاً من التقلبات في الليزر أو كثافة جيت والكهربائية حقل التشوهات في والمطياف.

القيد الأساسي الأكثر تقنية تتعلق بانطباقه على جزيئات أكبر. واحد يجب أن نضع في اعتبارنا أن تمثل النتائج مومنتثم الشظايا، لا هيكل الجزيئات في الفضاء الحقيقي. للجزيئات البيولوجية المعقدة، العلاقة بين مومنتثم المقاسة والتركيب الجزيئي غير المتوقع أن تكون مباشرة أما بالنسبة للجزيئات المعروضة هنا. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تنتج جزيئات معقدة كثيرة تفكك القنوات التي لا تحمل معلومات عن التكوين، ربما تناقص غلة القنوات ذات الصلة. نظرية النمذجة التجزؤ، السيطرة على أنماط تفكك وإجراءات التحليل أكثر تعقيداً سوف يلزم إذا كان الأسلوب أن يمتد إلى جزيئات مع ثلاثة أو أكثر من ذرات الكربون. في المرحلة الحالية، يبدو من غير ممكن التحقيق في تكوين البروتينات أو جزيئات من التعقيد مشابهة، ولكن القيود الفعلية لم يتحدد.

قيد آخر من الإعداد الحالي هو استهلاك عينة مرتفعة نسبيا بسبب الطائرة النفاثة الجزيئية. يمكن الحد من ذلك بتنفيذ إليه إعادة تدوير (مثل الفخاخ الباردة في فرلين فراغ). ومع ذلك، من المفيد لاختبار أساليب إعداد عينة أخرى مثل الطائرات النفاثة مفرط، ثيرموديسوربشن¹⁸ أو الليزر تقنيات الامتزاز¹⁹ التي طبقت بنجاح لدراسة الجزيئات الحيوية في الطور الغازي.

تصوير الانفجار كولومب أسلوب مدمرة، لا يمكن استخدام أي من الجزيئات التي قد تم تجزئة لتحديد التكوين كذلك. ومع ذلك، هو جزء صغير فقط فعلا المتأين (والذي أحد الأسباب للعينة عالية الاستهلاك المشار إليها في الفقرة السابقة). وبالتالي قد يكون من الممكن استخدام الجزيئات المعاد تدويرها للطلب اللاحق.

كما يسمح بقياس مومنتثم لإنشاء مجموعة البيانات 'الانحياز' من الجزيئات وتحديد بعض الاتجاهات المكانية، التقنية من قبيل الصدفة يفتح آفاقاً جديدة للتحقيق في آثار عدم التماثل في الجزيئات مراوان هذا خاصة القضية إذا هي قياس مومنتثم الإلكترونات في الصدفة التي يمكن تحقيقها باستخدام إعداد كولتريمس كاملة. بالإضافة إلى ذلك تسمح تقنيات التحقيق مضخة لدراسة ديناميات الأنواع مراوان الهيكلية.

مؤخرا جداً، "كولومب الانفجار التصوير" استخدمت أيضا لتحديد الهندسات المطلق رابطة الدول المستقلة ، و عبر-ايزومرات،²⁰ إضافة فئة جديدة من الأنواع المحتملة والمسائل التي يتعين تناولها. كما التحقيق في الفراغية مع التحليل الطيفي صدفة ما زالت في مهدها، الأمل المؤلفون أن هذه المادة يساعد على تلهم الباحثين العاملين في الاتجاهات المبينة في الفقرات السابقة إلى تجارب جديدة.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
CHBrCl2	SigmaAldrich	139181-10G	or other suitable sample
femtosecond laser system	KMLabs	Wyvern500
High-reflective mirrors	EKSMA	042-0800
mirror mounts	Newport	U100-A-LH-2K
focusing mirror (protected silver, f = 75 mm)	Thorlabs	CM254-075-P01	(if available: f = 60 mm)
COLTRIMS spectrometer, including electronics and data acquisition system	RoentDek	custom	contrary to the standard COLTRIMS, only one detector is needed