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Chemistry

Stereoisomers के बीच अंतर करने के लिए एक उपकरण के रूप में Coulomb धमाका इमेजिंग

Published: August 18, 2017 doi: 10.3791/56062
Automatic Translation
1,2, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1
1Institut für Kernphysik, Goethe-Universität Frankfurt am Main, 2Experimentalphysik IV, Universität Kassel

Summary

छोटे चिराल प्रजातियों के लिए, Coulomb धमाका इमेजिंग व्यक्तिगत अणुओं की हाथ निर्धारित करने के लिए एक नया दृष्टिकोण प्रदान करता है ।

Abstract

इस लेख से पता चलता है कैसे COLTRIMS (शीत लक्ष्य हटना आयन गति स्पेक्ट्रोस्कोपी) या "प्रतिक्रिया माइक्रोस्कोप" तकनीक के लिए व्यक्तिगत अणुओं के स्तर पर सरल चिराल प्रजातियों में से enantiomers (stereoisomers) के बीच अंतर किया जा सकता है । इस दृष्टिकोण में, नमूना के एक गैसीय आणविक जेट एक निर्वात चैंबर और femtosecond (एफएस) लेजर दालों के साथ संप्रदायों में फैलता है । दालों की उच्च तीव्रता के लिए तेजी से कई ionization की ओर जाता है, एक तथाकथित Coulomb विस्फोट है कि कई cationic (सकारात्मक आरोप लगाया) टुकड़े का उत्पादन प्रज्वलित । एक इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र समय पर इन cations गाइड-और स्थिति के प्रति संवेदनशील डिटेक्टरों । एक समय की उड़ान मास स्पेक्ट्रोमीटर के समान, अपने द्रव्यमान पर प्रत्येक आयन पैदावार जानकारी के आगमन के समय । एक अधिशेष के रूप में, इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र एक तरह से समायोजित किया जाता है कि उत्सर्जन की दिशा और विखंडन के बाद काइनेटिक ऊर्जा समय की उड़ान में बदलाव के लिए नेतृत्व और डिटेक्टर पर प्रभाव की स्थिति में ।

प्रत्येक आयन प्रभाव डिटेक्टर में एक इलेक्ट्रॉनिक संकेत बनाता है; यह संकेत एक कंप्यूटर द्वारा घटना द्वारा उच्च आवृत्ति इलेक्ट्रॉनिक्स और दर्ज की घटना द्वारा इलाज किया जाता है । पंजीकृत डेटा प्रभाव समय और पदों के अनुरूप है । इन आंकड़ों के साथ, ऊर्जा और प्रत्येक टुकड़ा के उत्सर्जन की दिशा की गणना की जा सकती है । इन मूल्यों की जांच के तहत अणु के संरचनात्मक गुणों से संबंधित हैं, अर्थात् बांड लंबाई और परमाणुओं के सापेक्ष पदों के लिए, अणु द्वारा अणु सरल चिराल प्रजातियों और अंय isomeric सुविधाओं की सौंपी निर्धारित करने की अनुमति ।

Introduction

Chirality हमारे स्वभाव की एक विशेषता है कि अधिक से अधिक १५० वर्षों के लिए किया गया है आकर्षक शोधकर्ताओं । 19वें सदी में, पाश्चर, van't Hoff और दूसरों की खोज की है कि अणुओं दो दर्पण छवि संरचनाओं कि सुपर भव्य नहीं कर रहे है में हो सकता है-हमारे बाएं और दाएं हाथ की तरह । ' हाथ ' के लिए ग्रीक शब्द से इस गुण को ' चिराल ' करार दिया गया था ।

अब तक, ऊष्मा के गुणों में कोई अंतर नहीं या बाएँ और दाएँ हाथ के रूपों की ऊर्जा के स्तर में (दो ' enantiomers ') पाया गया है. आदेश में एक दिए गए नमूने के हाथ का विश्लेषण करने के लिए और enantiomers अलग करने के लिए, अंय चिराल अणुओं के साथ बातचीत इस्तेमाल किया जा सकता है, के रूप में विभिंन chromatographical दृष्टिकोण में किया उदाहरण के लिए है । 1 Chiroptical विधियों जैसे (कंपन) परिपत्र dichroism, (V) CD, और ऑप्टिकल rotatory फैलाव, ORD, enantiomers के बीच अंतर करने के लिए नियमित रूप से कार्यरत हैं । 2

जब यह सूक्ष्म संरचना के निर्धारण की बात आती है, इन तकनीकों अतिरिक्त जानकारी की आवश्यकता है, क्वांटम रासायनिक गणना से उदा । केवल तकनीक है कि व्यापक रूप से सीधे निरपेक्ष विंयास निर्धारित करने के लिए स्वीकार कर लिया है असंगत एक्स-रे विवर्तन है । 3

यह हाल ही में दिखाया गया है कि सरल चिराल प्रजातियों में से निरपेक्ष विंयास Coulomb धमाका इमेजिंग द्वारा निर्धारित किया जा सकता है । 4 , इस दृष्टिकोण में 5 , गैस चरण में अणु गुणा कर रहे है ताकि शेष कोर दृढ़ता से एक दूसरे को पीछे हटाना । इस आवेग को तेजी से विखंडन की ओर जाता है (' विस्फोट ') अणुओं की । दिशा और टुकड़ा momenta की भयावहता अणु की संरचना को सहसंबंधी बनाना-छोटे अणुओं के लिए, गति दिशाओं आश्चर्यजनक रूप से अच्छी तरह से बंधन कुल्हाड़ियों के अनुरूप हैं । आणविक संरचना निर्धारण के लिए Coulomb विस्फोट एक त्वरक से आणविक आयन मुस्कराते हुए का उपयोग करने का बीड़ा उठाया गया है । 6 इस बीम पन्ना तकनीक हाल ही में चिराल मान्यता के लिए भी आवेदन किया गया है । 7

विषम एक्स-रे विवर्तन के विपरीत, नमूना क्रिस्टलीय नहीं होना चाहिए, लेकिन गैस चरण में प्रदान की । यह अस्थिर प्रजातियों के लिए आदर्श Coulomb विस्फोट दृष्टिकोण बनाता है और इस प्रकार एक्स-रे विवर्तन के पूरक । कुछ मामलों में, हाथ भी व्यक्तिगत अणुओं के लिए निर्धारित किया जा सकता है ।

व्यवहार में, आणविक संरचना के सटीक पुनर्निर्माण मुश्किल भी मीथेन डेरिवेटिव के लिए साबित कर दिया है, जैसे एक केंद्रीय कार्बन और विभिंन substituents के साथ अणुओं । यह तथ्य यह है कि टुकड़े के बीच बातचीत बिल्कुल Coulombic नहीं है और है कि सभी बांड एक साथ तोड़ने के लिए जिंमेदार ठहराया है । आदेश में stereochemical जानकारी प्राप्त करने के लिए, विशेष रूप से enantiomers के बीच अंतर करने के लिए, इस पुनर्निर्माण सौभाग्य से आवश्यक नहीं है । इसके बजाय, विभिंन टुकड़ों की गति वैक्टर को एक मात्रा है कि बाएं और दाएं हाथ अणुओं के लिए अलग है उपज को संबद्ध किया जा सकता है । विश्वसनीय परिणाम प्राप्त करने के लिए, कम से कम चार टुकड़ा momenta दर्ज करना होगा ।

आदेश में इस गति की जानकारी को मापने के लिए, एक से टुकड़े-और केवल एक-आणविक तोड़-अप करने के लिए एक माप कदम में पता लगाया जाना है । इस हालत में आम तौर पर ' संपाती डिटेक्शन ' के रूप में जाना जाता है । इसके अलावा, उत्सर्जन दिशाओं का विश्लेषण किया जाना है, जो समय और एक सूची-मोड डेटा स्वरूप में टुकड़ा प्रभाव की स्थिति को रिकॉर्ड करने के लिए व्यवहार में मात्रा ।

परमाणु और आणविक भौतिकी में, तकनीक विकसित किया गया है कि जन जुदाई और समय के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक स्पेक्ट्रोमीटर को रोजगार और स्थिति के प्रति संवेदनशील बहु मारा डिटेक्टरों द्वारा माप के इस दृष्टिकोण को लागू करने । सबसे प्रमुख उदाहरण COLTRIMS (शीत लक्ष्य हटना आयन गति स्पेक्ट्रोस्कोपी) सेटअप-भी प्रतिक्रिया माइक्रोस्कोप के रूप में जाना जाता है । 8 , 9 इस तरह के प्रयोग के लिए एक स्केच चित्रा 1में दिया गया है । एक मानक COLTRIMS है कि इलेक्ट्रॉनों के रूप में अच्छी तरह से रिकॉर्ड कर सकते है के विपरीत, Coulomb धमाका इमेजिंग केवल आयन डिटेक्टर की आवश्यकता है ।

स्पेक्ट्रोमीटर और डिटेक्टर अल्ट्रा के तहत घुड़सवार है उच्च वैक्यूम (& #60; 1 x 10-9 hPa) अवशिष्ट गैस से आयनों के निर्माण से बचने के लिए । नमूने के एकल अणुओं एक गैसीय मुक्त आणविक सुपरसोनिक विस्तार के द्वारा बनाई गई जेट के माध्यम से प्रदान की जाती हैं: वाष्प दबाव के आधार पर, अणु एक छोटी सी नोक के माध्यम से विस्तार (लगभग ५० µm व्यास) निर्वात में । प्रयोग के इस भाग, स्रोत चैंबर, आम तौर पर दो स्किम और विभेदक चरणों पंप द्वारा संपर्क क्षेत्र से अलग है । एक अतिरिक्त विभेदक पंप अनुभाग संपर्क क्षेत्र के पीछे स्थित गैस जेट डंप और इस तरह संपर्क क्षेत्र में पृष्ठभूमि गैस से बचने के है ।

९० ° के तहत आणविक जेट के साथ विकिरण संप्रदायों । अधिकांश प्रयोगशालाओं आजकल femtosecond लेजर दालों का उपयोग करें, हालांकि सिंक्रोट्रॉन विकिरण, तेजी आयनों या इलेक्ट्रॉन प्रभाव Coulomb विस्फोट के लिए प्रेरित करने के लिए संभव ' फेंकने ' हैं.

निंनलिखित प्रोटोकॉल धारणा है कि आयनों की संपाती इमेजिंग और एक femtosecond लेजर के लिए चल रहे सेटअप प्रयोगशाला में उपलब्ध है बनाता है । चोटी की तीव्रता चार या यहां तक कि पांच टुकड़ों में Coulomb विस्फोट प्रेरित करने की जरूरत 6 x 1014 डब्ल्यू/ बेहद लंबे माप से बचने के लिए, लेजर की पुनरावृत्ति दर 10 kHz या अधिक होना चाहिए. यह महत्वपूर्ण है क्योंकि, एक हाथ पर, संयोग का पता लगाने केवल लेजर ध्यान में विखंडन के लिए संभावना काफी नीचे लेजर पल्स प्रति 1 (आदर्श से अधिक नहीं है, तो पता लगाया जा सकता है 10%) । कुल विखंडन दर, दूसरी ओर, कुछ kHz से कम नहीं होना चाहिए क्योंकि प्रासंगिक multifragmentation रास्ते का हिस्सा आम तौर पर 10 से कम है-4. के रूप में उत्साहजनक तथ्य यह है कि सिद्धांत में पहले से ही एक एकल विखंडन घटना एक enantiopure नमूना के विंयास की पहचान करने के लिए पर्याप्त है उल्लेख किया जाना चाहिए, और है कि कुछ सौ का पता लगाने के लिए एक में enantiomers की बहुतायत निर्धारित करने की अनुमति देता है अज्ञात enantiomeric रचना का नमूना ।

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Protocol

< p class = "jove_content" > सावधानी: प्रयोग के साथ और प्रयोगशाला में जुड़े हर संभव खतरों से परिचित होना सुनिश्चित करें । नीचे दी गई प्रक्रिया में कक्षा-IV पराबैंगनीकिरण, उच्च वोल्टेज और वैक्यूम शामिल है । प्रजातियों के लिए सामग्री सुरक्षा डेटा शीट (MSDS) की जांच करने के लिए परामर्श करें ।

< p class = "jove_title" > 1. वडा

  1. तैयारी संबंधी विचार
    नोट: वास्तविक प्रयोग शुरू होने से पहले, दो मुख्य विकल्प होने चाहिए; जांच के तहत संभावित प्रजातियों के संबंध में पहले और स्पेक्ट्रोमीटर में बिजली के क्षेत्र में दूसरा । यह यहां माना जाता है कि सेटअप पहले अंय प्रयोगों के लिए इस्तेमाल किया गया है और यह कि स्पेक्ट्रोमीटर ही remodeled नहीं किया जाएगा ।
      नमूना
        के
      1. पसंद
      2. एक नमूना चुनें जहां विखंडन रास्ते की उंमीद की जा सकती है कि हाथ या संरचनात्मक सुविधा के हस्ताक्षर ले जांच की जानी है । ध्यान रखें कि हाइड्रोजन परमाणुओं अक्सर तटस्थ टुकड़े के रूप में जारी कर रहे हैं; कार्यात्मक समूहों है कि केवल हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या से अलग शायद प्रतिष्ठित नहीं किया जा सकता है । सरल (शायद achiral) प्रजातियों जैसे halomethanes या haloethanes.
        3. के साथ शुरू
      3. जांच करें कि नमूना के कम से ०.०२ मॉल उपलब्ध है के रूप में इस सफल प्रयोगों में अब तक इस्तेमाल ंयूनतम राशि है ।
      4. सत्यापित करें कि पर्याप्त वाष्प दबाव नमूना के साथ प्राप्त है । तंत्र के डिजाइन पर निर्भर करता है, वाष्प दबाव & #62; 5 hPa लेजर प्रयोगों के लिए एक पर्याप्त जेट घनत्व के लिए आवश्यक हैं । यदि वाष्प दबाव काफी कम है, की जांच करें यदि आवश्यक वाष्प दबाव नमूना हीटिंग से पहुंचा जा सकता है । यह दोनों तरल और ठोस नमूनों के लिए, बाद के लिए उत्सादन के आधार पर संभव हो सकता है । यदि हीटिंग आवश्यक है, यह वितरण प्रणाली में गैस के रास्ते के साथ एक सकारात्मक तापमान ढाल है आवश्यक है (सबसे भाग जा रहा है नोजल के साथ) के लिए संघनित्र से बचने के । वाहक गैस द्वारा पिक-अप जैसी अधिक उन्नत नमूना तैयारी योजनाएँ मानी जा सकती हैं.
    1. स्पेक्ट्रोमीटर में बिजली के क्षेत्र की ताकत का विकल्प
      नोट: ५० के लिए १०० V/मुख्यमंत्री के मान Coulomb धमाका इमेजिंग के लिए उचित साबित कर दिया है । इष्टतम मूल्य, तथापि, स्पेक्ट्रोमीटर की ज्यामिति पर निर्भर करता है । नीचे दिए गए कदम कैसे बिजली क्षेत्र ताकत का अनुकूलन करने के लिए दिखाते हैं ।
      1. अनुमानित cationic अंशों की उड़ान का समय का अनुमान है । यदि स्पेक्ट्रोमीटर केवल लंबाई के साथ एक सजातीय क्षेत्र क्षेत्र के होते है एस और इलेक्ट्रिक फील्ड शक्ति E , मतलब समय के साथ एक कण की उड़ान मास एम और प्रभारी क्ष बस
        द्वारा दिया जाता है < img alt = "समीकरण 1" src = "/ files/ftp_upload/56062/56062eq1. jpg "/>
      2. अनुमान के प्रसार x अंश के cations के साथ मास m का उपयोग कर डिटेक्टर पर समय-की-उड़ान t के ऊपर परिकलित की जाती है और सूत्र
        < img alt =" समीकरण 2 "src ="/files/ ftp_upload/56062/56062eq2. jpg "/>
        आयनों की गति के ४०० परमाणु इकाइयों को momenta पी एक्स का लाभ मिलेगा (१५० परमाणु इकाइयों तक प्रोटॉन).
      3. अगर स्थानिक प्रसार x के सबसे हल्के आयन प्रजातियों में से बड़ा है डिटेक्टर त्रिज्या, गणना में बिजली के क्षेत्र की शक्ति में वृद्धि जब तक प्रसार कुछ मिलीमीटर डिटेक्टर आकार से छोटी है. क्षेत्र शक्ति बहुत अधिक नहीं होना चाहिए के रूप में इस भारी टुकड़े है कि बाहर डिटेक्टर पर कम फैल रहे है के लिए एक कम संकल्प की ओर जाता है ।
  2. प्रयोगात्मक सेट अप
    की जाँच करें नोट: वास्तविक माप के लिए आगे बढ़ने से पहले, यह है कि प्रयोगात्मक सेटअप अच्छी तरह से तैयार है जाँच की जानी चाहिए ।
    1. जाँच करें कि संपर्क कक्ष में वैक्यूम है & #60; 1 x 10 -9 hPa. यदि यह मामला नहीं है, अवशिष्ट गैस एक उच्च पृष्ठभूमि दर को बढ़ावा मिलेगा । वैक्यूम शर्तों के बारे में संदेह के मामले में, जब तक कदम 2.2.1 जहां अवशिष्ट गैस की ionization दर निर्धारित किया जाता है जारी है । यदि दबाव बहुत अधिक है, एक रिसाव की जांच करते हैं । यदि कोई रिसाव स्पष्ट है, कुछ दिनों के लिए चैंबर सेंकना ।
    2. वोल्टेज की आपूर्ति और मैनुअल या प्रयोग विवरण के अनुसार डिटेक्टर संकेतों के लिए कनेक्शन सत्यापित करें.
    3. जांचें कि माप कंप्यूटर पर डेटा प्राप्ति सॉफ़्टवेयर कम से चार आयनों को रिकॉर्ड और विश्लेषण करने में सक्षम है । सुनिश्चित करें कि इलेक्ट्रॉनिक मॉड्यूल और संकेतों की पल्स चौड़ाई के मृत समय के नीचे है 30 ns.
  3. तैयार नमूना वितरण
    1. सत्यापित करें कि नमूना वितरण ट्यूबों साफ कर रहे हैं और कनेक्शन कड़ा । नमूना संक्षारक ( जैसे अम्लीय) है, तो सुनिश्चित करें कि वितरण प्रणाली में सभी घटकों और वैक्यूम चैंबर के किसी न किसी पंपों चुना नमूना के साथ संगत कर रहे हैं. एक मोटा पंप के साथ नमूना वितरण प्रणाली पंप, वाल्व खोलने और सत्यापित करें कि प्रयोगात्मक चैंबर में दबाव नहीं बढ़ रही है ।
    2. साफ और नमूना प्राप्तकर्ता तैयार करते हैं । एसीटोन के साथ एक अल्ट्रासोनिक स्नान या एक सामान्य प्रयोगशाला कांच के ऊपर वॉशर पर्याप्त हैं ।
    3. जलाशय और नमूना वितरण प्रणाली के हीटिंग तैयार अगर नमूना गर्म होने की जरूरत है (cf. 1.1.1.3) । सबसे सुविधाजनक तरीका समायोज्य हीटिंग सर्किट का उपयोग करने के लिए है, हर एक एक हीटिंग वायर, एक तापमान संवेदक और एक तापमान नियंत्रक से बना है ।
    4. यदि नमूना एक बहुत कम भाप दबाव है, या यदि यह क्लस्टर्स फार्म ( जैसे एसिड) आदत है, पिक अप या निष्क्रिय गैसों के साथ copropagation के लिए विभिंन तरीकों का उपयोग करें । इन आवश्यकताओं के आधार पर गैस लाइनों के डिजाइन को संशोधित करें ।
    5. जांच करें कि आणविक जेट अच्छी तरह से गठबंधन है । उस प्रयोजन के लिए, एक दुर्लभ गैस का नमूना ( eg आर्गन) का उपयोग करें ताकि एक घने जेट प्राप्त किया जा सकता है (लगभग 1 बार निरपेक्ष दबाव एक ५० & #181 के लिए पर्याप्त होना चाहिए; मी नोजल) । दबाव को अधिकतम जेट डंप अनुभाग में जोड़ तोड़ जो नोक घुड़सवार है ले जाकर ।
  4. प्रदान femtosecond लेसर डाळी
    नोट: एक femtosecond लेजर प्रणाली द्वारा प्रदान की जाती है । इस तरह के एक लेज़र और विस्तार में इसके उपयोग का वर्णन इस प्रोटोकॉल के दायरे से बाहर है । एक वाणिज्यिक लेजर प्रणाली का उपयोग किया जाता है, तो मैनुअल से परामर्श करें ।
    1. लेजर पर स्विच और उत्पादन में लेजर बीम प्रोफ़ाइल की जांच करें ।
    2. जांच और सही (यदि आवश्यक हो) संबंधित दर्पण का समायोजन करके प्रयोग के प्रवेश खिड़की के लिए बीम पथ ।
    3. यदि आवश्यक हो, संबंधित जोड़तोड़ का उपयोग करके प्रयोगात्मक चैंबर के अंदर ध्यान केंद्रित दर्पण संरेखित करें । केंद्र आने वाली बीम के संबंध में ध्यान केंद्रित दर्पण का प्रतिबिंब ।
    4. सम्मिलित करें फ़िल्टर्स & #160; या बीम पथ में एक घूर्णन योग्य ध्रुवीकरण लगभग 6 x 10 14 W/सेमी 2 की पीक तीव्रता को प्राप्त करने के लिए । सामांय Coulomb धमाका इमेजिंग के लिए, रैखिक ध्रुवीकरण का उपयोग करें । यदि dichroism प्रभाव की जांच करने के लिए कर रहे हैं, बस प्रवेश खिड़की से पहले एक चौथाई लहर प्लेट द्वारा ध्रुवीकरण बदल जाते हैं ।
    5. एक जगह है जहां यह लेजर पल्स की एक विश्वसनीय प्रतिकृति रिकॉर्ड कर सकते है में एक photodiode डालने ( उदाहरण के एक प्रतिबिंब या एक संरेखण दर्पण के माध्यम से संचरण) । एक आस्टसीलस्कप करने के लिए photodiode के उत्पादन से कनेक्ट और सत्यापित करें कि डायोड लेजर की पुनरावृत्ति दर के साथ साफ दालों का उत्पादन.
    6. हमेशा बीम ब्लॉक जब उपयोग में नहीं है ।
< p class = "jove_title" > 2. स्पेक्ट्रोमीटर और डिटेक्टरों पर टर्निंग

< p class = "jove_content" > नोट: प्रोटोकॉल का यह हिस्सा स्पेक्ट्रोमीटर और डिटेक्टर प्रणाली के वास्तविक कार्यांवयन पर निर्भर करता है । यहां वर्णन एक षट्कोण देरी लाइन डिटेक्टर (HEX75) के साथ एक मानक COLTRIMS सेटअप के लिए मांय है । < सुप वर्ग = "xref" > १० इस कार्यांवयन में, एक डिटेक्टर 7 उत्पादन चैनल है: microchannels प्लेटों के लिए एक (MCPs) और anode की तीन परतों में से प्रत्येक के लिए दो.

  1. चालू विद्युत आपूर्ति.
    1. बातचीत चैंबर में बंद वैक्यूम गेज स्विच के रूप में वे आयनों कि डिटेक्टर द्वारा देखा जाता है का उत्पादन हो सकता है.
    2. परिवर्धित संकेत उत्पादन से कनेक्ट करें (एक तेजी से प्रवर्धक का उपयोग कर के साथ प्रवर्धन & #160; & #8776; १००) एक तेज (अधिमानतः एनालॉग) आस्टसीलस्कप करने के लिए एमसीपी के. आस्टसीलस्कप सेट करने के लिए 5 या 10 विभाजन के लिए समय स्केल और १०० एमवी प्रति डिवीजन पर संकेत पैमाने पर । सत्यापित करें कि इलेक्ट्रॉनिक शोर से नीचे है 30 mV.
    3. डिटेक्टर के लिए उच्च वोल्टेज बिजली की आपूर्ति पर स्विच । एक ठेठ आयन डिटेक्टर के लिए, वोल्टेज है-२,००० वी सामने की ओर और anode पक्ष के लिए ३०० वी के लिए । वोल्टेज MCPs की उम्र पर निर्भर करता है और इस तरह है कि एनालॉग संकेतों अधिक से अधिक संतृप्त नहीं कर रहे हैं सेट किया जाना चाहिए. वर्तमान की जांच करें । यह डिटेक्टर में MCPs के प्रतिरोध पर निर्भर करता है लेकिन ५० से अधिक नहीं होना चाहिए & #181; A. आस्टसीलस्कप स्ट्रेस पर कई सौ एमवी के सिग्नल की ऊँचाई के साथ कुछ सिग्नल प्रति सेकंड दिखाई देना चाहिए (& #39;d ark counts & #39;).
    4. धुन 1.1.2 चरण में स्थापित मूल्य के लिए स्पेक्ट्रोमीटर के लिए बिजली की आपूर्ति ।
  2. अवशिष्ट गैस ionization के
    के माध्यम से डिटेक्टर संकेतों की जांच करें: डिटेक्टर स्टार्ट-अप का विस्तृत विवरण भी संबंधित नियमावली में पाया जा सकता है । < सुप वर्ग = "xref" > 11 , < सुप class = "xref" > 12
    1. लेजर तीव्रता क्षीणन 10 14 W/सेमी 2 फोकस में नीचे एक अनुमानित मूल्य के लिए । लेजर अनवरोधित और आस्टसीलस्कप ट्रेस देखो । यदि यह एक लेजर पुनरावृत्ति दर के 5% से अधिक की दर की ओर जाता है, चैंबर में अवशिष्ट गैस की मात्रा बहुत अधिक है या लेजर बीम छू स्पेक्ट्रोमीटर । जारी रखने से पहले इस समस्या को ठीक करें । यदि गिनती दर लेजर पुनरावृत्ति दर की तुलना में काफी कम है 5%, धीरे लेजर तीव्रता में वृद्धि ।
    2. संकेतों पर करीब से नजर डालते हैं । उन्हें केवल कई सौ एमवी की एक चोटी दिखानी चाहिए और कोई & #39; बज & #39; (वास्तविक नाड़ी के बाद दोलन) । एमसीपी संकेत की चौड़ाई 10 एनएस (FWHM) से अधिक नहीं होनी चाहिए ।
    3. सभी छह anode संकेतों के आस्टसीलस्कप स्ट्रेस में नजर आते हैं । संकेत यहां व्यापक है (20-30 एनएस), और आमतौर पर थोड़ा कम वोल्टेज में । फिर से जांच लें कि सिग्नल की कोई गड़बड़ी मौजूद नहीं है । सभी anode संकेतों १०० mV नीचे हैं, तो ५० V. ट्यूनिंग के चरणों में वोल्टेज (step 2.1.3) में वृद्धि एम्पलीफायर लाभ सभी चैनलों के लिए एक ही पल्स ऊंचाई प्राप्त करने में मदद कर सकते हैं.
    4. इन एनालॉग संकेतों को मानक एनआईएम संकेतों (न्यूक्लियर इंस्ट्रूमेंटेशन मॉड्यूल) को-०.८ V में एक निरंतर भिंन भेदभावकर्ता (CFD) से परिवर्तित करते हैं । प्रत्येक प्रायोगिक रन से पहले CFD की सेटिंग की जांच करें । विस्तृत वर्णन के लिए, इंटरनेट पर उपलब्ध किसी मैंयुअल का संदर्भ लें । < सुप वर्ग = "xref" > 12 एक बार में डिजिटल कनवर्टर (TDC) है कि उच्च संकल्प (आमतौर पर 25 ps) के साथ दालों के आगमन के समय रिकॉर्ड में एनआईएम दालों फ़ीड । ये समय संकेत डेटा प्राप्ति और विश्लेषण सॉफ़्टवेयर के लिए इनपुट हैं ।
    5. डेटा प्राप्ति सॉफ़्टवेयर चालू करें और डेटा रिकॉर्ड करना प्रारंभ करें । प्रत्येक चैनल के लिए हिट वितरण को देखें-हिस्टोग्राम सभी चैनलों के लिए समान होना चाहिए । यदि कुछ चैनलों के लिए यह मामला नहीं है, तो इन चैनलों के लिए CFD सेटिंग्स (step 2.2.4) की जांच करें । इसके अलावा डिटेक्टर मैनुअल में वर्णित के रूप में डिटेक्टर परतों में से प्रत्येक के लिए संकेत रन बार की राशि का निरीक्षण करके सेटिंग्स की जाँच करें. यदि आवश्यक हो, CFDs की सेटिंग्स सही करें.
    6. डेटा अधिग्रहण सॉफ्टवेयर में एक डिटेक्टर छवि प्रदर्शित करते हैं । डिटेक्टर केंद्र में एक फैलाना स्थान (लेजर फोकस की छवि) के साथ एक सर्कल के रूप में प्रदर्शित किया जाना चाहिए । घटनास्थल का विस्तार मुख्य रूप से अवशिष्ट गैस है कि हो जाता है के थर्मल वेग के कारण है ।
    7. लेजर डायोड के संकेत फ़ीड डेटा अधिग्रहण में (कदम 1.5.5), अधिमानतः डिटेक्टर संकेतों के रूप में उसी तरह । सॉफ्टवेयर में एक समय के उड़ान स्पेक्ट्रम प्रदर्शित करें । मनाया चोटियों अवशिष्ट गैस प्रजातियों (एच 2 , एच 2 हे, संभवतः N 2 , ओ 2 , सह 2 ) की गणना करके उनकी उंमीद समय की स्पेक्ट्रोमीटर ज्यामिति से उड़ानें (कदम 1.1.2.1) ।
    8. के लिए गणना की दर अधिकतम द्वारा लेजर पल्स अवधि को कम करने की कोशिश, लेजर प्रणाली के फैलाव सुधार का उपयोग कर । एक छोटी नाड़ी (और इस प्रकार एक उच्च शिखर तीव्रता) दर की एक महत्वपूर्ण वृद्धि करने के लिए नेतृत्व करेंगे ।
    9. यदि पृष्ठभूमि दबाव इतना कम है कि दर पर्याप्त रूप से ऊपर कदम प्रदर्शन करने के लिए उच्च नहीं है, गैस जेट पर बारी (२.३ कदम देखें) और चरणों का प्रदर्शन 2.2.1 जब तक 2.2.8 । कदम 2.2.7 में समय की उड़ान स्पेक्ट्रम तो स्पष्ट रूप से जेट में प्रजातियों का प्रभुत्व होना चाहिए ।
    10. डिटेक्टर का निरपेक्ष अभिविन्यास का पता लगाएं. आदेश में ऐसा करने के लिए, ध्यान केंद्रित दर्पण इतना है कि लेजर ध्यान की छवि सॉफ्टवेयर में डिटेक्टर छवि में दिख जाता चाल । (चरण 5.1.1 में प्रयुक्त) आंदोलन की दिशा नोट करें । यह चरण निरपेक्ष विंयास की माप के लिए महत्वपूर्ण है क्योंकि यह वास्तविक प्रयोगशाला अंतरिक्ष के संबंध में मापा momenta के उलटा से बचने के लिए सक्षम बनाता है ।
  3. गैस जेट और लेजर के ओवरलैप ढूंढें ।
    1. चरण 1.3.5.
      2. में वर्णित के रूप में गैस जेट चालू करें
    2. अगर दर बढ़ता है और एक बहुत ही संकीर्ण स्थान (& #39; जेट स्पॉट & #39;) डाटा अधिग्रहण कार्यक्रम में डिटेक्टर छवि पर दिखाई दे रहा है, सुनिश्चित करें कि आणविक जेट और लेजर बीम कम से कम आंशिक रूप से ओवरलैप । इस मामले में, ध्यान केंद्रित दर्पण के लिए जोड़तोड़ ट्यून करने के लिए जेट स्पॉट में गिनती को अधिकतम करने के लिए । इष्टतम ओवरलैप पर, वे अवशिष्ट गैस से गिनती की संख्या से अधिक होना चाहिए (चरण २.२) परिमाण के आदेश से । यह लेजर तीव्रता कम करने के लिए आवश्यक हो सकता है क्योंकि एमसीपी गणना दर 30 kHz से अधिक नहीं होना चाहिए. यदि अवशिष्ट गैस के ionization के कारण पृष्ठभूमि गैस जेट से संकेत की तुलना में बहुत अधिक है, के लिए चैंबर के बाहर लेजर बीम का विस्तार करने के लिए एक और अधिक संकीर्ण ध्यान तक पहुंचने पर विचार करें ।
    3. अगर कोई जेट स्पॉट डिटेक्टर छवि पर दिखाई दे रहा है, बड़े कदमों में ध्यान केंद्रित दर्पण के लिए जोड़ तोड़ को ओवरलैप खोजने के लिए, और कदम 2.3.2 के साथ फिर जारी है ।
< p class = "jove_title" > 3. नमूना वितरण

  1. पर्यावरण के लिए नमूने के जोखिम के रूप में अच्छी तरह से सभी उपकरण, प्राप्तकर्ता पाल बांधने की रस्सी और अंय मदों की जरूरत, तैयार ।
  2. का प्रयोग करने के लिए कनेक्ट किया जाएगा कि प्राप्तकर्ता में नमूना भरें । यदि नमूना एक उच्च वाष्प दबाव है, प्राप्तकर्ता शांत और नमूना पहले से इस कदम में वाष्पीकरण घाटे को कम करने के लिए.
  3. जेट प्रणाली के लिए नमूना सिलेंडर कनेक्ट और कस कनेक्शन वैक्यूम प्रूफ । सिलेंडर ठंडा (नमूना नुकसान से बचने के लिए) और कुछ सेकंड के लिए पंप हवा को दूर करने के लिए ।
  4. नोजल को वाल्व खोलो । स्रोत छम में दबावमांक को बढाना चाहिए कम-से-अधिक कई 10 -5 hPa.
  5. सत्यापित करें कि एक जेट स्थान दृश्यमान है (चरण 2.3.2) और समय के उड़ान स्पेक्ट्रम में सबसे प्रमुख चोटियों की पहचान ।
  6. का अनुकूलन प्रयोगात्मक शर्तों (समायोजित तापमान, लेजर तीव्रता, copropagating गैस के दबाव & #8230;) नमूना से ionization दर को अधिकतम करने के लिए. ध्यान रखें कि हीटिंग घटकों के थर्मल विस्तार की ओर जाता है ताकि जेट हेर-फेर (step 1.4.5) का समायोजन आवश्यक हो सके ।
< p class = "jove_title" > 4. माप

< p class = "jove_content" > नोट: निम्न चरणों का पालन डेटा प्राप्ति सॉफ़्टवेयर में किया जाता है ।

  1. चेक मास स्पेक्ट्रम और संयोग स्पेक्ट्रम.
    1. भूखंड का एक समय उड़ान स्पेक्ट्रम और आम जनता है कि विखंडन (जनक मास, प्रचुर मात्रा में टुकड़े) में हो सकता है के लिए अलग चोटियों आवंटित.
    2. प्लाट का समय-की-उड़ान पर पहले आयन की एक्स-एक्सिस और वाई-एक्सिस पर दूसरी आयन की उड़ान का समय-का. कई गिनती के साथ क्षेत्रों संयोग में उत्सर्जित दो टुकड़े संकेत मिलता है । तीव्र विकर्ण पंक्तियाँ दो आरोपित अंशों में एक विराम-अप इंगित करती हैं.
    3. भूखंड और अधिक कणों के लिए एक समान हिस्टोग्राम, उदाहरण के लिए समय की राशि के एक्स-अक्ष पर पहले दो आयनों के लिए उड़ानों और समय की राशि-के तीसरे और चौथे आयन के लिए y-अक्ष पर. ऐसे multicoincidence स्पेक्ट्रम का एक उदाहरण < सुदृढ वर्ग में दिखाया गया है = "xfig" > चित्रा 2 .
    4. चार कण या पांच कण स्पेक्ट्रम में अलग तोड़ने अप की पहचान करने की कोशिश और अगर वहां एक ब्रेक अप है कि जांच के तहत संरचनात्मक जानकारी उपज सकता है की जांच करें ।
  2. हमरा मापन समय.
    1. प्रयोग लगभग 1 घंटे के लिए चलाने के लिए और चुना चैनल के लिए गिनती की संख्या की जांच करते हैं । हो पृष्ठभूमि घटनाओं गिनती नहीं सावधान ।
    2. इस संख्या को प्रयोग के लिए उपलब्ध अपेक्षित समय के साथ गुणा करे । प्रासंगिक चैनल में कुल गिनती की संख्या में कम से कुछ हजारों होना चाहिए ।
    3. चुना चैनल में गिनती की संख्या काफी इस संख्या से नीचे है, तो लेजर तीव्रता बढ़ाने के लिए और कदम 4.2.1 और 4.2.2 दोहराने । सावधान रहना है कि दर अभी भी काफी कम है संयोग का पता लगाने के लिए (परिचय देखें) ।
< p class = "jove_title" > 5. डेटा विश्लेषण

< p class = "jove_content" > ध्यान दें: एक Coulomb धमाका इमेजिंग प्रयोग में डेटा विश्लेषण एक जटिल, अभी तक पुरस्कृत कार्य है क्योंकि कई मापदंडों ठीक किया जा सकता है प्रयोग और मापा के बीच सहसंबंध की एक भीड़ के बाद देखते momenta का पता लगाया जा सकता है । डेटा विश्लेषण सॉफ़्टवेयर में प्रयोग के बाद सभी निंन चरण आमतौर पर निष्पादित किए जाते हैं ।

  1. प्रयोगात्मक मापदंडों
    नोट: पहले चरण में, सुनिश्चित करें कि स्थिति और समय डिटेक्टर से खंगाला जानकारी सही है । इलेक्ट्रॉनिक्स की ट्यूनिंग के समान (चरण २.२), सटीक प्रक्रिया विशिष्ट कार्यांवयन पर निर्भर करता है, डेटा विश्लेषण सॉफ्टवेयर पर इस मामले में । इस प्रकार, केवल कुछ सामांय सलाह दी जा सकती है ।
    1. डिटेक्टर के प्लाट की छवियां । जांच करें कि सभी तीन anode परतों के लिए, डिटेक्टर छवि का आकार एमसीपी के वास्तविक आकार से मेल खाती है और कि डिटेक्टर छवि 0 पर केंद्रित है । सत्यापित करें कि तीन परतों के सभी संयोजन एक ही डिटेक्टर छवि उपज । यदि आवश्यक घुमाएँ या डिटेक्टर इस तरह कि डिटेक्टर छवि का समन्वय प्रणाली प्रयोगशाला फ्रेम करने के लिए संगत (कदम 2.2.10 की माप का उपयोग करें).
    2. समय के उड़ान स्पेक्ट्रम में विभिन्न जनता की पहचान और इन मूल्यों के लिए स्पेक्ट्रोमीटर समारोह (कदम 1.1.2.1) फिट. इस चरण में महत्वपूर्ण पैरामीटर है समय-की-उड़ान ऑफ़सेट t 0 कि सभी समय-उड़ान मान के लिए सही किया जा करने के लिए है ।
    3. संयोग स्पेक्ट्रा (cf. Step 4.1.4) पर एक नज़र है और होनहार ब्रेक-अप चैनलों की पहचान । यह दिलचस्प पैटर्न के आसपास कुछ १०० एनएस के समय के उड़ान मूल्यों पर एक गेट डाल करने के लिए और केवल आगे कदम के लिए इन खिड़कियों के भीतर की घटनाओं का चयन करने के लिए सिफारिश की है । अंयथा, अनावश्यक घटनाओं की मात्रा बहुत बड़ी है और विश्लेषण को धीमा कर देगा ।
    4. आगे विश्लेषण के लिए x , y , t के लिए सही मान संग्रहीत करें ।
  2. की गणना आयन momenta और ऊर्जा.
    1. गति घटकों की गणना करने के लिए प्रयोगात्मक मापदंडों और ग्रहण मास-चार्ज अनुपात का उपयोग करें p x , p y और p z . इन टुकड़ों की काइनेटिक ऊर्जा और उनकी राशि की गणना करने के लिए, काइनेटिक एनर्जी रिलीज (केर) का प्रयोग करें.
    2. के लिए संयोग स्पेक्ट्रम (step 4.1.4) का प्रयोग करें-ट्यूनिंग बिजली के क्षेत्र ताकत E और स्पेक्ट्रोमीटर लंबाई एस और प्रभाव की स्थिति बनाम समय के एक भूखंड की उड़ान का निर्धारण करने के लिए स्थिति ऑफसेट x 0 और y 0 और वेग वी जे एट गैस जेट के । यदि एक सटीक अंशांकन आवश्यक है, का उपयोग करें N 2 और O 2 में खंडित दो अकेले आरोपित प्रजातियों के साथ बहुत ही संकीर्ण और अच्छी तरह से विशेषता में कंपन प्रगति काइनेटिक ऊर्जा रिलीज (देखें रेफरी .13 और उसमें संदर्भ) ।
      1. प्लाट p x vs p y etc. और पैरामीटर ट्यून इतना है कि momenta गति अंतरिक्ष में एक क्षेत्र पर वितरित कर रहे है (उदाहरण के लिए दो आयामी भूखंडों में एक सर्कल पर) और 0 पर केंद्रित । यह इस तथ्य के कारण है कि काइनेटिक ऊर्जा को आयन अंश के उत्सर्जन की दिशा पर निर्भर नहीं होना चाहिए.
      2. भूखंड एक आणविक तोड़-अप से सभी टुकड़ों की राशि गति । पूर्ण विराम के लिए, वितरण संकीर्ण होना चाहिए (सामान्यतया & #60; 10 परमाणु इकाई गति) और 0.
        3. पर केंद्रित
  3. प्रासंगिक घटनाओं का चयन करें और आणविक प्रणाली के गुणों की जाँच.
    1. की पृष्ठभूमि से वास्तविक तोड़-अप घटनाओं अलग मनाया चोटियों के आसपास योग गति में कमी (आमतौर पर प्रत्येक दिशा में 20 से कम परमाणु इकाइयों) की स्थापना के द्वारा पृथक ।
    2. इन ईवेंट्स के लिए, वेक्टर अंकगणित की जांच करने के लिए संरचनात्मक जानकारी वाली मात्रा निर्माण करने के लिए का उपयोग करें । बाएँ और दाएँ हाथ stereoisomers के बीच अंतर के लिए एक उदाहरण निम्न अनुभाग में दिया गया है ।

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Representative Results

इस भाग में, हम halomethanes के लिए प्राप्त परिणाम दिखाते हैं । इन प्रजातियों के सबूत के सिद्धांत उनकी सादगी और उच्च वाष्प दबाव के कारण प्रयोगों के लिए आदर्श होते हैं । इस बीच, अधिक जटिल प्रजातियों halothane एक सिंक्रोट्रॉन स्रोत से एक नरम एक्स-रे फोटॉनों का उपयोग करने के लिए कई ionization प्रेरित जांच की गई है । 14

CHBrClF

Bromochlorofluoromethane (CHBrClF) एक stereogenic कार्बन एटम के साथ चिराल अणुओं के लिए एक पाठ्यपुस्तक उदाहरण है । यह भी अपने सरल संरचना और उच्च वाष्प दबाव (कमरे के तापमान पर लगभग ६०० hPa) के कारण Coulomb विस्फोट इमेजिंग के लिए आदर्श उंमीदवार है । दुर्भाग्य से, प्रजातियों व्यावसायिक रूप से उपलब्ध नहीं है; यहाँ प्रस्तुत प्रयोग के लिए, एक racemic मिश्रण संदर्भ15के अनुसार एचजीएफ2 के साथ2सीएल CHBr प्रतिक्रिया द्वारा संश्लेषित किया गया था । Enantio-समृद्ध नमूनों की जरूरत मात्रा में इतनी है कि racemates के लिए केवल परिणाम प्राप्त किया गया है अब तक प्राप्त करने के लिए मुश्किल हैं ।

यहां प्रस्तुत परिणामों के लिए नमूने के आसपास २४० K को ठंडा दिया नोक (पल्स प्रति ionization प्रायिकता का 10%) के साथ एक उपयुक्त लक्ष्य घनत्व प्राप्त करने के लिए किया गया था । लेजर की चोटी की तीव्रता 6 x 1014 डब्ल्यू/2सेमी होने का अनुमान था । १०० kHz लेजर पुनरावृत्ति दर पर माप 11 एच लिया ।

आदेश में आर और एस-enantiomers, एक सामान्यीकृत ट्रिपल उत्पाद अंतर करने के लिए तीन halogens फ्लोरीन, क्लोरीन की गति वैक्टर से गणना की है, और ब्रोमिन । ज्यामितीय, इस मात्रा फ्लोरीन गति और क्लोरीन और ब्रोमिन momenta के विमान के बीच कोण के कोज्या के रूप में व्याख्या की जा सकती है ।

Equation 3

चित्रा 3 दिखाता है क्योंकि आइसोटोप के लिएθ CH७९Br३५ClF, एक साथ ज्यामितीय परिभाषा के साथ. दो स्पष्ट चोटियों दिखाई दे रहे हैं, enantiomers का संकेत है । चोटियों की स्थिति एक शास्त्रीय आणविक गतिशीलता सिमुलेशन के अनुरूप है । के रूप में लगभग कोई पृष्ठभूमि मौजूद है, एक ही अणु स्तर पर काम करता है hands ।

CHBrCl2

CHBrCl2 की chirality केवल तब होती है जब दोनों आइसोटोप ३५सीएल और ३७सीएल एक ही अणु में मौजूद हैं । आइसोटोप के प्राकृतिक बहुतायत के साथ एक नमूना इस प्रकार चिराल और achiral अणुओं शामिल हैं. दो अतिरिक्त जटिलताओं यहां उत्पन्न: सबसे पहले, क्लोरीन और ब्रोमिन आइसोटोप के समय-उड़ान वितरण के छोटे बड़े पैमाने पर अंतर के कारण क्रमशः ओवरलैप. यह हाथ का निर्धारण के रूप में क्लोरीन के लिए विशेष रूप से प्रासंगिक है आइसोटोप के सही काम पर निर्भर करता है । दूसरे, चिराल प्रजातियों ch७९br३५सीएल३७सीएल है (सेटअप सटीकता के भीतर) achiral प्रजातियों के रूप में एक ही कुल मास ch८१बीआर३५सीएल2। इस प्रजाति की जांच इस प्रकार विधि के लिए एक बेंचमार्क परीक्षण के रूप में देखा जा सकता है ।

स्पेक्ट्रोमीटर इस्तेमाल के साथ (स्पेक्ट्रोमीटर लंबाई एस = ६०.५ mm, इलेक्ट्रिक फील्ड ताकत E = ५७.१ V/cm), चिराल आइसोटोप के लिए डेटा CH७९Br३५सीएल३७सीएल कुल गति के माध्यम से चुना जा सकता है, एक का उपयोग कर एल्गोरिथ्म द्वारा सुझाए गए संदर्भ16 असाइन करने के लिए जो कौन-सा आइसोटोप से संबंधित है ।

ज्यामितीय विचार है कि वहां अंतरिक्ष में अणु का झुकाव हो सकता है, जहां दो क्लोरीन आइसोटोप एक ही समय की उड़ान है निष्कर्ष करने के लिए नेतृत्व; इस मामले में, वे सिद्धांत की बात के रूप में प्रतिष्ठित नहीं किया जा सकता है । इन ईवेंट्स को सॉर्ट करने के लिए एक कार्यविधि को अनुपूरक सामग्री संदर्भ4में बताया गया है । नतीजतन, विंयास भी isotopically चिराल अणुओं की उच्च विश्वसनीयता के साथ निर्धारित किया जा सकता है ।

Figure 1
चित्र 1 : एक COLTRIMS सेटअप में देखें. अणु नोजल के माध्यम से सेटअप में प्रवेश और स्किमर की एक जोड़ी के माध्यम से गुजरती हैं । संपर्क चैंबर में, लेजर पल्स ९० ° के तहत आणविक जेट के साथ पार । आयनों स्पेक्ट्रोमीटर के विद्युत क्षेत्र के द्वारा निर्देशित कर रहे हैं डिटेक्टर (ऊपर). बेहतर दृश्यता के लिए, नहीं सभी स्पेक्ट्रोमीटर प्लेटें दिखाई जाती हैं । शेष अणुओं के रूप में संभव के रूप में कम संपर्क क्षेत्र में पृष्ठभूमि दबाव रखने के लिए एक अंतर पंप अनुभाग (जेट डंप) में फेंक दिया जाता है । चित्रा जी Kastirke द्वारा अनुमति के साथ17 संदर्भ से संशोधित । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्र 2 : चार कण संयोग स्पेक्ट्रम । यह हिस्टोग्राम चार कणों के लिए एक समय की उड़ान मास स्पेक्ट्रम का एक विस्तार है: डिटेक्टर पर पहली और दूसरी हिट के लिए समय की उड़ानों का योग x-अक्ष पर प्लॉट किए गए हैं, y-अक्ष पर तीसरे और चौथे हिट के लिए योग । चोटियों के केंद्र चार का पता लगाया टुकड़े की जनता की पहचान करने के लिए अनुमति देता है. संरचना की आकृति में अतिरिक्त जानकारी है: यदि momenta के टुकड़ों को शूंय तक जोड़ते हैं, तो ईवेंट्स संकीर्ण रेखा (एच, CF, Cl, Br) में समाहित होते हैं । यदि एक न पाया गया टुकड़ा गति वहन करती है, मापा कण की गैर शूंय कुल गति सुविधाओं का विस्तार करने के लिए सुराग । उदाहरण के प्रयोजनों के लिए, सिंक्रोट्रॉन से डेटा, नहीं लेजर, माप यहां उच्च आंकड़ों के कारण उपयोग किया जाता है । चित्रा विले द्वारा अनुमति के साथ5 संदर्भ से reproduced-VCH । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्र 3 : chirality पैरामीटर के माध्यम से CHBrClF के पांच कण तोड़ने में enantiomers के भेद क्योंकि θ के रूप में पाठ में परिभाषित. सकारात्मक मूल्यों पर चोटी आर-enantiomer से मेल खाती है, S-enantiomer के लिए नकारात्मक मूल्यों पर चोटी । इनसेट θ क्योंकि ज्यामितीय दिखाता है । को कमपृष्ठभूमि व्यक्तिगत अणुओं के लिए हाथ का एक काम के लिए अनुमति देता है । चित्रा आळे द्वारा अनुमति के साथ संदर्भ4 से reproduced । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

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Discussion

घटकों की विविधता के कारण, एक COLTRIMS सेटअप तकनीकी विशेषज्ञता के बजाय उच्च स्तर की आवश्यकता है, विशेष रूप से निर्वात तकनीक के क्षेत्रों में, कण का पता लगाने, तेजी से इलेक्ट्रॉनिक्स और डेटा विश्लेषण. जटिल प्रजातियों की जांच करने के लिए मोड़ से पहले, यह इस प्रकार अच्छी तरह से जांच की जानी चाहिए अगर सेटअप ठीक से चल रहा है, प्रदर्शन और एक diatomic या triatomic प्रजातियों पर एक माप का विश्लेषण करके उदा ।

तीव्रता और लेजर दालों की अवधि के अनुकूलन और आणविक जेट के साथ ओवरलैप संभव के रूप में कई ionization घटनाओं के रूप में प्राप्त करने के लिए आवश्यक है । के रूप में गति वितरण लेजर पल्स के विभिंन चक्रों के दौरान अनुक्रमिक ionization के कारण व्यापक हो सकता है, पल्स अवधि आदर्श ४० एफएस से अधिक नहीं होना चाहिए । माप के दौरान, यह पर्याप्त आंकड़े प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है । सकारात्मक पक्ष पर, निरपेक्ष विन्यास के निर्धारण के अन्य संयोग प्रयोगों की तुलना में एक विशेष रूप से उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता नहीं है, यानी प्रक्रिया लेजर या जेट तीव्रता में उतार चढ़ाव के बजाय मजबूत है और बिजली के लिए स्पेक्ट्रोमीटर में क्षेत्र विकृतियों ।

तकनीक की सबसे बुनियादी सीमा बड़े अणुओं को अपनी प्रयोज्यता से संबंधित है । एक ध्यान में रखना चाहिए कि परिणाम टुकड़े की momenta, नहीं वास्तविक अंतरिक्ष में अणुओं की संरचना का प्रतिनिधित्व करते हैं । जटिल जैव अणुओं के लिए, मापा momenta और आणविक संरचना के बीच संबंध के रूप में यहाँ प्रस्तुत अणुओं के लिए के रूप में सीधा होने की उम्मीद नहीं है. इसके अलावा, जटिल अणुओं कई ब्रेक अप चैनल है कि विंयास पर जानकारी नहीं ले, संभवतः प्रासंगिक चैनलों की उपज कम उपज कर सकते हैं । विखंडन की सैद्धांतिक मॉडलिंग, ब्रेक अप पैटर्न और अधिक परिष्कृत विश्लेषण प्रक्रियाओं के नियंत्रण की जरूरत होगी अगर तकनीक के लिए तीन या अधिक कार्बन परमाणुओं के साथ अणुओं को बढ़ाया जा रहा है । वर्तमान स्तर पर, यह प्रोटीन या समान जटिलता के अणुओं के विंयास की जांच संभव नहीं लगता है, लेकिन वास्तविक सीमाएं अभी भी निर्धारित किया जाना है ।

वर्तमान सेटअप की एक और सीमा अपेक्षाकृत अधिक आणविक जेट के कारण नमूना खपत है । यह एक रीसाइक्लिंग तंत्र (वैक्यूम foreline में ठंड जालजैसे ) को लागू करने के द्वारा कम किया जा सकता है । फिर भी, यह असंयत जेट विमानों, thermodesorption18 या लेजर desorption तकनीकों19 है कि सफलतापूर्वक गैस चरण में जैव अणुओं के अध्ययन के लिए आवेदन किया गया है के रूप में अंय नमूना तैयारी विधियों का परीक्षण करने के लिए फायदेमंद होगा ।

Coulomb धमाका इमेजिंग एक विनाशकारी तरीका है, अर्थात अणुओं है कि विंयास के निर्धारण के लिए खंडित किया गया है आगे नहीं किया जा सकता है । हालांकि, केवल एक छोटा सा अंश वास्तव में है (जो उच्च नमूना पिछले पैराग्राफ में उल्लेख किया उपभोग के लिए कारणों में से एक है) । यह इस प्रकार बाद में आवेदन के लिए पुनर्नवीनीकरण अणुओं का उपयोग करने के लिए संभव हो सकता है ।

momenta की माप के रूप में एक ' गठबंधन ' अणुओं का सेट डेटा बनाने के लिए और कुछ स्थानिक दिशाओं का चयन करने के लिए अनुमति देता है, संयोग तकनीक चिराल अणुओं में विषमता प्रभाव की जांच के लिए नए दृष्टिकोण को खोलता है यह विशेष रूप से मामले अगर इलेक्ट्रॉनों के momenta संयोग में मापा जाता है जो एक पूर्ण COLTRIMS सेटअप का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है । पंप-जांच तकनीक इसके अतिरिक्त चिराल प्रजातियों के संरचनात्मक गतिशीलता का अध्ययन करने के लिए अनुमति देते हैं ।

हाल ही में, Coulomb धमाका इमेजिंग भी सीआईएस और ट्रांस-isomers के निरपेक्ष geometries निर्धारित करने के लिए इस्तेमाल किया गया है,20 संभावित प्रजातियों और सवालों का एक नया वर्ग जोड़ने को संबोधित किया जाना है । के रूप में संयोग स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ stereochemistry की जांच अपनी प्रारंभिक अवस्था में अभी भी है, लेखकों को उंमीद है कि इस अनुच्छेद के लिए नए प्रयोगों को पूर्ववर्ती पैराग्राफ में उल्लिखित दिशाओं में काम कर रहे शोधकर्ताओं को प्रेरित करने में मदद करता है ।

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Disclosures

लेखक कोई प्रतिस्पर्धी रुचि नहीं घोषित करते हैं ।

Acknowledgments

हम अपने डेटा और सामांय में आणविक chirality की व्याख्या के बारे में प्रेरणादायक विचार विमर्श के लिए रॉबर्ट बर्ग (Philipps-Universität Marburg, जर्मनी) का शुक्र है । हम टू Darmstadt (जर्मनी) से जूलिया Kiedrowski, अलेक्जेंडर Schießer और माइकल Reggelin के लिए आभारी हैं, साथ ही बिंयामीन Spenger, मैनुअल Mazenauer और Jürgen Stohner से ZHAW Wädenswil (स्विट्जरलैंड) के लिए नमूना प्रदान करने के लिए ।

इस परियोजना का ध्यान ELCH (इलेक्ट्रॉन चिराल सिस्टम की गतिशीलता) और संघीय शिक्षा और अनुसंधान मंत्रालय (BMBF) के तहत वैज्ञानिक और आर्थिक उत्कृष्टता के लिए Hessen राज्य पहल द्वारा समर्थित किया गया था । एमएस एडॉल्फ मेसर फाउंडेशन द्वारा वित्तीय सहायता स्वीकार करता है ।

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

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References

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रसायनशास्त्र अंक १२६ Coulomb धमाका इमेजिंग chirality निरपेक्ष विन्यास femtosecond लेजर COLTRIMS संयोग मास स्पेक्ट्रोमेट्री आणविक किरण photoionization
Stereoisomers के बीच अंतर करने के लिए एक उपकरण के रूप में Coulomb धमाका इमेजिंग
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Pitzer, M., Fehre, K., Kunitski, M., … More

Pitzer, M., Fehre, K., Kunitski, M., Jahnke, T., Schmidt, L., Schmidt-Böcking, H., Dörner, R., Schöffler, M. Coulomb Explosion Imaging as a Tool to Distinguish Between Stereoisomers. J. Vis. Exp. (126), e56062, doi:10.3791/56062 (2017).

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