Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Фотоэлектронная изображений анионов, иллюстрируется 310 Нм отряд F−

Published: July 27, 2018 doi: 10.3791/57989
Automatic Translation
1, 1, 1, 1
1Department of Chemistry, Washington University in St. Louis

Summary

Здесь мы представляем протокол для изображений фотоэлектронная анионные видов. Анионы генерируются в вакууме и разделенных масс-спектрометрии проверяются с помощью скорости сопоставлены фотоэлектронная изображений, обеспечивая детали анион и нейтральный уровень энергии, анион и нейтральных структуры и природы аниона электронных государственных.

Abstract

Анион фотоэлектронная изображений является весьма эффективный метод для исследования энергетических состояний связанных отрицательных ионов, нейтральных видов и взаимодействия свободных электронов с нейтральными молекулами/атомами. Искусство в вакууме анион поколения методы позволяют приложению широкий спектр атомная, молекулярная и кластерные системы анион. Они разделяются и выбран с помощью масс-спектрометрии время полета. Электроны удаляются линейно поляризованных фотонов (Фото отряда) с помощью столешница лазерных источников, которые обеспечивают свободный доступ к энергии возбуждения от инфра красный в ближайшем ультрафиолетового. Обнаружение фотоэлектронов со скоростью сопоставлены изображения объектива и позицию, которую чувствительных детектор означает, что, в принципе, каждый фотоэлектронная достигает детектор и эффективность обнаружения является единой для всех кинетической энергии. Фотоэлектронная спектры, извлеченные из образы с помощью математических реконструкция с использованием обратное преобразование Абеля раскрыть детали анион внутренней энергии государственное распределение и государств результирующая нейтральной энергии. На низких электрон кинетическую энергию типичный резолюции достаточно выявить различия уровень энергии порядка нескольких millielectron вольт, то есть, различные колебательные уровни для молекулярных видов или спин орбитальное расщепление атомов. Фотоэлектронная угловых распределений, извлеченные из обратное преобразование Абеля представляют подписей связанных электронов орбиталь, позволяя более подробное исследование электронной структуры. Спектры и угловых распределений также кодировать детали взаимодействия между остаточной нейтральных видов после возбуждения и исходящих электрон. Техника иллюстрируется применение атомной анион (F−), но он также может применяться для измерения анион молекулярной спектроскопии, изучение низинных анион резонансов (как альтернатива рассеяния эксперименты) и фемтосекундные ( FS) время решен исследования динамической эволюции анионов.

Introduction

Анион фотоэлектронная изображений1 вариант на фотоэлектронная спектроскопия и представляет собой мощный зонд атомной/молекулярная электронной структуры и взаимодействия между электронами и нейтральных видов. Полученная информация имеет важное значение в развитии понимания границы и метастабильного (резонансы рассеяния электронов молекулы) отрицательный ион государства, проем для химического сокращения, диссоциативных вложение процессов и Ион молекула взаимодействий. Кроме того результаты обеспечивают жизненно важные испытания высокого уровня ab initio теоретические методы, особенно предназначенные для борьбы с высоко коррелированных систем и/или нестационарными государства.

Техника объединяет Ион производства, масс-спектрометрия и заряженных частиц, визуализации структуры4 чутко зонд электронные (и для малых молекул, колебательных)3,2,. Работа с анионными видов позволяет хорошо массового избирательности через время полета масс-спектрометрии (TOF-MS). Видимый/вблизи ультрафиолетового (УФ) фотонов достаточно энергичным, чтобы удалить избыток электрона, позволяя использовать таблицы лучших лазерных источников. Дополнительным преимуществом использования анионов является способность photoexcite низинных, нестабильная анионные государств, которые представляют энергетических режимов, при которых сильно взаимодействия электронов и нейтральных атомов/молекул. Использование скорости сопоставления изображений5 (ДМС) обеспечивает равномерное определение эффективности, даже при низкой электрона кинетической энергии, контролирует все выбрасывается фотоэлектронов и одновременно показывает величину и направление их скорости.

Экспериментальные результаты являются фотоэлектронная образов, которые содержат фотоэлектронная спектры (Подробности распределения родительских анион внутренней энергии) и энергии дочь нейтральных государств внутренние и фотоэлектронный угловых распределений (связанные с электрон орбитальных до отряда). Особенно интересным применение метода находится в fs время решен исследования. Первоначальный сверхскоростной лазерного импульса (насоса) возбуждает в диссоциативной анион электронных состояние, и второй височно задержки сверхскоростной импульса (зонд) затем отсоединяет электронов из возбужденных анион. Управление насоса зонд разница во времени следует эволюции энергетических состояний системы и меняющийся характер орбитали системы на временной шкале атомного движения. Примеры включают фотодиссоциации я2− и других видов interhalogen6,7,8,9, фрагментации и/или электронов проживание в I−·uracil 1011,,12,13, я−·thymine13,14, я−·adenine15, я−·nitromethane16, 17 и я17 кластера ·acetonitrile−анионы и откровения до сих пор непредвиденно длинные сроки для производства атомной анионов Cu− после фотовозбуждения CuO2− 18.

Рисунок 1 показывает Университет Вашингтона в Сент-Луисе (WUSTL) анион фотоэлектронная изображений спектрометр19. Инструмент состоит из трех регионов дифференциально накачкой. Ионы производится в камере источника, который содержит разряда ионов источник20и электростатических Ион извлечение пластины и работает при давлении 10−5 Торр. Ионы разделяются массы в Wiley-McLaren TOF MS21 (давление в трубе-TOF 10−8 торр). Ион обнаружения и проверки занимает место в регионе обнаружения (давление 10−9 торр), который содержит VMI объектив5 и детектор заряженных частиц. Основные компоненты инструмента схематически показано в рисунок 1b , где тени регион представляет все элементы, содержащиеся в вакуумной системе. Газ вводится через импульсный сопло в разряд. Чтобы компенсировать высокие входное давление, источник камеры поддерживается под вакуумом с помощью масляной основе диффузионного насоса. В регионе разряда иллюстрируется более подробно в рисунке 2a. Высокий потенциал разница применяется между электродами, которые изолированы от лица сопла серии Тефлоновые прокладки. В самом деле тефлон, действует как источник атомов фтора для результаты, показанные позднее.

Разряда производит смесь анионов, катионов и нейтральных видов. Ион извлечение пластины, Ион ускорение стека, потенциальных переключатель и микроканальные пластины (MCP) детектор (рис. 1b) формируют 2 м длиной Уили McLaren TOF-г-жа ионов извлечены приложением (отрицательный) напряжение импульса к пластине извлечения ионов и Затем все ионы ускоряются же кинетической энергии. Отклонение величины пульс извлечения фокусируется время прибытия в VMI объектив в то время как объектив einzel уменьшает пространственной поперечное сечение пучка ионов. Анионы повторно ссылки на землю, используя потенциал переключатель22, сроки проведения которых выступает в качестве массового дискриминатора. Анион выбор достигается путем синхронизации прибытия импульса видимым/вблизи УФ фотон с временем прибытия аниона в VMI объектив. Ион обнаружения и разделение регионов использовать нефть бесплатно турбонасосов для защиты изображений детектор.

Анионы и фотоны взаимодействуют производить фотоэлектронов во всем пространственный объем твердых Steinmetz, представляющие перекрытие между иона и лазерные лучи. VMI объектив (рис. 2b) состоит из трех открытых электродов, целью которого является обеспечить что все фотоэлектронов достигнуть извещателя и сохранить динамику пространственного распределения фотоэлектронов. Для достижения этой цели различные напряжения применяются к экстрактор и отпугиватель, таким образом, что независимо от пространственной точки происхождения, электроны с же вектора начальная скорость обнаруживаются в той же точке на детектор. Детектор состоит из набора Шеврон согласованной MCP, которые выступают в качестве мультипликаторов электрона. Каждый канал имеет диаметр порядка нескольких микрон, локализация выгоды и сохранение позиции начального удара. Люминофор экран позади MCP указывает позицию через усиленный электронно-импульсная как вспышка света, который записывается с помощью камеры спаренных устройств (CCD) заряда.

Сроки и продолжительность различных импульсов напряжения требуется контролируются с помощью пары цифровой задержки генераторов (DDG, рис. 3). Всего эксперимента повторяется на основе выстрелом на выстрел с частотой повторения 10 Гц. Для каждого выстрела несколько ионов и фотоны взаимодействуют производить несколько событий обнаружения в кадре. Несколько тысяч кадров накапливаются в изображение. Центр изображения представляет импульса космического происхождения и, следовательно, расстояние от центра (r) пропорциональна скорости электронов. Угол θ (относительно направления поляризации Фотон) представляет направление скорости электронов. Изображение содержит распределение плотности событие обнаружения. Таким образом он может также рассматриваться как представляющая плотность вероятности обнаружения (в данный момент) электрона. Вызова родился интерпретация волновой функции (ψ) представляет собой изображение | ψ | 2 для фотоэлектронная23.

Плотность вероятности 3D электрона цилиндрически симметричные о поляризации электрического вектора (εp) излучения с последующим карабкаться информации. Реконструкция первоначального распределения достигается математически24,25,,2627. Радиального распределения (электронов) в реконструкции является спектр фотоэлектронная домена импульса (скорость), который преобразуется в энергию домен через применение соответствующих преобразований Якоби.

Анион фотоэлектронная изображений спектрометр (рис. 1), используемые в этих экспериментах является заказ инструмент28. Параметры в таблице 1 и таблице 2 для протокола являются специфическими для этот инструмент для производства F− и изображений ее фотоэлектронная распределения. Несколько подобных версий дизайна используются в различных научно-исследовательских лабораторий6,29,30,31,,3233,34 , 35 , 36 , 37 , 38 , 39 , 40 , 41 , 42, но нет двух инструментов точно так. Кроме того параметры инструмента сильно взаимозависимы и очень чувствительна к небольшие изменения в условия и размеры инструмента.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Примечание: Общая экспериментальный протокол здесь представлены, специфичные для инструмента WUSTL. Параметры инструмента для F− изображения представлены в рисунке 4a можно найти в таблице 1-2.

1. Ион поколение

  1. Для создания анионов, применить бэк газ или газовой смеси (для «««F−, 40 psig. O2) позади импульсного сопла и действуют сопла на 10 Гц.
    1. Установить продолжительность сопла на цифровой задержки генератора 1 (DDG1), канал (A1) и вызывают пульсирующий сопла драйвер придать газового разряда.
    2. Примените импульс высокого напряжения разряда V1. Сроки и продолжительность импульса управляются канал C (C1) на DDG1.
    3. Как побег O2 газа может привести к увеличению Лаборатория пожароопасных, обеспечить все газопроводы утечки туго. Так как газ высокого давления может привести к провалу газовых линий, убедитесь, что давление сохраняется ниже максимального рабочего давления. Убедитесь, что блоки питания должным образом заземлен и выключен, когда кабели в настоящее время придает или удалены.

2. Ион добыча, разделения и обнаружение

  1. Чтобы извлечь анионов из источника, примените извлечения импульс высокого напряжения (V2) к пластине извлечения ионов.
    1. Установите сроки и продолжительность импульса извлечения ионов, DDG1 каналу D (D1).
  2. Для мониторинга массовых спектр анион, Положите инструмент в режим Ион.
    1. Подключите делителя напряжения детектора к визуализации детектор MCP.
    2. Применить напряжения V11 к аноду детектор (люминофора экрана).
    3. Соедините выход делителя напряжения иона детектор вход канала 1 Осциллограф.
    4. Подключите питание извещателя к входу делителя напряжения и постепенно увеличивать напряжение. Входное напряжение V9 обеспечивает V7 к стороне входа и V8 в сторону выхода МКП.
      Предупреждение: Не превышать максимально допустимые напряжения для MCP.
  3. Отдельные анионов на TOF MS.
    1. Установите ускорение стека напряжение V3.
    2. Использование DDG1 канала E (E1), установите сроки и продолжительность потенциального импульса коммутатора высокого напряжения (V3).
    3. Внешне триггер для задания масштаба времени TOF MS осциллограф из DDG1 канала F (F1).
  4. Отрегулируйте разряда и извлечения пульс величины (V1-V2), разряда, добыча, потенциальных переключатель и сопло сроки и продолжительность через каналы A-E на DDG1 производить Ион сигнал на осциллограф.

3. Ион урожайность и резолюции оптимизации.

Примечание: Шаги 3.1 и 3.2 следует повторять многократно для получения оптимального вылова резолюции и Иона. (Таблицы 1-2 Показать параметры, используемые для создания F− изображения, отображаемого в разделе результаты).

  1. Чтобы оптимизировать количество анионов данного вида, настройте параметры источника ионов.
    1. Отрегулируйте давление газа2 O позади форсунки с помощью регулятора на газовый баллон.
    2. Отрегулируйте сопла импульсного продолжительность операции (А1).
    3. Скорректировать масштабы сброса импульсного напряжения (V1).
    4. Настройте сроки и продолжительность импульса напряжения разряда (C1).
    5. Отрегулируйте время и длительность импульса извлечения ионов (D1).
    6. Как настройте длительность потенциальных переключатель находится на высокое напряжение (E1).
    7. Отрегулируйте напряжение на центральный элемент einzel линзы (V4). Ион пиков на осциллограф должен увеличение интенсивности.
      Предупреждение: Убедитесь O2 давление сохраняется ниже максимального рабочего давления.
  2. Настроить параметры TOF MS для оптимизации массовых спектральных разделение резолюции и Ион
    1. Настройка напряжения извлечения ионов (V2) для достижения Wiley-McLaren упором. Следует сузить Ион пиков на осциллограф.
    2. Отрегулируйте ускорение стека напряжения V3.

4. фотоэлектронный Продукция и обнаружение

  1. Спектрометр переключитесь в режим визуализации.
    1. Сокращение напряжения делителя напряжения иона детектор (V9) к нулю.
    2. Отключите делителя напряжения детектора иона от MCP.
    3. Соедините MCP и визуализации изображений импульс высокого напряжения питания.
    4. Подключите изображений высокого напряжения импульса к визуализации MCP
  2. Применение постоянного напряжения люминофора экрана (V11) и MCPs (V9).
  3. Синхронизируйте время прибытия лазерных импульсов от НС лазер на красителях с временем прибытия иона интерес в рамках ДМС объектив.
    1. Подключите быстро фотодиода осциллограф канал 2.
    2. Внешне спровоцировать ND: YAG лазерной вспышки лампы и Q коммутатора с помощью DDG2 каналы H (H2) и G (G2). Настройки времени лазерного триггера (H2) до вывода фотодиод близко к, но предшествующих Ион сигнал интерес.
    3. Применить напряжения к визуализации отпугиватель (V5) и экстрактор (V6) электродов.
    4. Установите камеру в длительной экспозиции и отрегулируйте лазер триггера времени (H2) увеличить количество электронов обнаружения событий наблюдается на экране ПК.
      Предупреждение: IV класс лазерного излучения будет навсегда повредить зрение. Защитными соответствующие глаз. Не смотрите непосредственно на луч даже когда носить средства для защиты глаз. Избегайте зеркального отражения.
  4. Применить к MCP, приуроченная к с приходом импульса Фотон усилить сигнал электронов в пределах окна производства фотоэлектронная импульс высокого напряжения.
    1. Набор изображений импульсов напряжения (V10).
    2. Набор изображений импульсов сроки и продолжительность, с помощью DDG2 канала F (F2), таким образом, что изображений пульс центрируется на время прибытия импульса Фотон.

5. изображения упором

  1. Установите камеру в экспозиции.
    1. Триггер CCD камеры для открытия в начале экспериментальной цикла, используя DDG2 канал E (E2).
  2. Собирать изображения, фон вычитается
    1. Соберите несколько кадров с лазерного импульса, совпадающих с анионом интерес.
    2. Соберите несколько кадров с лазерного импульса не совпадающих с любой анион.
    3. Вычтите кадры, собранных от случайно из кадров, собранные на совпадение.
    4. Повторите шаг 5.2 и накапливать изображение.
  3. Настройка изображений отпугиватель (V5) и извлечения (V6) электродом напряжения. Создать новое изображение, повторив шаг 5.2. Лучшее, уделяя особое состояние достигается тогда, когда изображение функции находятся в их узком.

6. изображения коллекции

  1. С камеры в режиме короткой экспозиции переключитесь в centroided коллекции.
  2. Повторите шаг 5.2 на состояние оптимальной фокусировки накапливать субпиксельного разрешение изображения.

7. Извлечение данных

Примечание: Манипуляции с данными в этом разделе производятся с использованием специально написанные программы на платформе MatLab.

  1. Найдите центр изображения, определяя центра масс (интенсивность) изображения, используя присущие симметрии изображения, чтобы найти центр инверсии, или (в случае низкого сигнала к шуму) многократно минимизации ширину переходов в спектре путем выбора различных судебных центров.
    1. Обратная Абель преобразования изображения восстановить 3D скорости распространения.
  2. Генерировать фотоэлектронная спектров
    1. Интегрировать интенсивность в зависимости от угла для всех радиусов (это спектра в радиальные и следовательно импульс или скорости домен). На практике это достигается путем суммирования за всех радиусов.
      Equation 1
      где I(r) является интенсивность радиального и I(r,θ) является интенсивность в точке r, θ.
    2. Калибровка спектра для кинетической энергии электронов по сравнению с изображения, записанная на тех же условиях с переходами известных ВБР.
      eKE = eKEcal × (r/rcal)2
      где влачатref кинетическая энергия известных перехода в спектре ссылка, rref представляет радиус кольца в исходный образ, соответствующий этому переходу и влачат кинетическая энергия, связанные с радиусом r в экспериментальной изображения.
    3. Преобразуйте радиальные спектра энергии домен через преобразование Якоби. Энергии, соответствующий заданной r определяется как 7.2.2. Интенсивность I(r) делится на √eKE.
  3. Угловое распределение электронов.
    1. Выберите переход в спектре.
    2. Для небольших угловых диапазонах Интегрируйте радиального диапазона, связанные с экономикой и заговор против θ. На практике интеграция достигается путем суммирования над всех радиусов r диапазона0 -FWHM/2 + FWHM/2.
      Equation 2
      где I(θ) является угловой интенсивности, r0 радиальные значение максимальный переход и FWHM является полная ширина на половину максимального через радиальные спектр перехода.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Centroiding43 данные записаны на массиве 640 × 480 пикселей CCD камеры сетка разрешением 6400 × 4800 возможно. Однако добыча спектры и угловых распределений включает Абель преобразования данных, которая требует интенсивность изображения меняться относительно гладко обратная. В качестве компромисса centroided данных является «сегментирования» путем суммирования n × n блоков точек. Аналогичное обращение также необходим для отображения изображений результаты.

Изображение отображается и реконструкция рисунок 4a является результатом photodetachment от F− на энергии фотона 4.00 эВ (310 Нм). Цилиндрические симметрии фотоэлектронная распределения означает, что каждый экспериментальный изображение содержит четыре эквивалентных измерения импульса точки пространства. На рисунке 4a показывает левой половины экспериментально измеренная изображения, сегментирования n = 8, в то время как в правой половине рисунок 4a является обратное преобразование Абеля данных, отображаемых в той же резолюции. Изображение состоит из в общей сложности 50 000 кадров, записанная с лазером в совпадение с F− ионов и равное количество кадров фон вычитается. Направление вектора лазер электрические (εp) вертикальной плоскости изображения, как двойной возглавлял стрелки.

Изображение показывает два концентрических кругов. Они соответствуют две узкие переходы, видели в спектре фотоэлектронная. Это добывается из centroided данных, сегментирования для n = 4, после обратное преобразование Абеля, интегрировав интенсивности над всеми углами (θ) для каждого радиальное расстояние (r) от центра. R для электрона кинетическую энергию (ЭКЕ) масштаб преобразования зависит от калибровки с переходом известных кинетической энергии (eKEcal) гдеcal является радиальное расстояние к центру калибровки перехода.

Equation 3

Интенсивность масштабируются соответствующим преобразование Якоби для получения спектра, показано на рисунке 4В. Шкала интенсивности дальнейшего скорректированы Показать интенсивности по сравнению самые сильные переходы.

Два перехода отражают существование двух низко лежащих электронных состояний нейтральных F. маркировки согласно их электронные импульсы угловой, они называются 2P3/2 и 2P1/2. Два государства атом F происходят из 1s конфигурации22s22 p5 электрон. В простой язык два государства отличаются спин неспаренный электрон. Сила взаимодействия между спин и орбитальных угловых импульсов отличается в любом случае. Кинетические энергии электронов зависит от энергии фотона (hν) и энергии, необходимой для создания окончательного нейтральном состоянии (энергия электронов, ВБР). Эти свойства связаны путем сохранения энергии, влачат = hν - ВБР. Таким образом высокий eKE переход (0.598 eV) представляет низкая энергия (3.402 eV), который является Энергия сродства к электрону атома фтора44. Разница в переход кинетической энергии (0.598 eV − 0,548 eV) показывает, что первого возбужденного состояния атома F всего 50 МэВ в энергии выше, чем основное состояние, мера силы спин орбитальное взаимодействие. Относительные преимущества двух переходов (соотношение 2:1) отражает вырождения двух электронных состояний атома F.

Распределение электронов в изображение рисунок 4a не является единообразной для данного перехода. Это показано более количественно в Рисунок 4 c. Участок показывает, что для каждого перехода (→2P3/2, красных кружков, →2P1/2, синие круги заполнены) электрон интенсивность величайших на θ = 90 ° и поэтому есть предпочтения для электронов быть выбрасывается перпендикулярно Ε р. Это ожидаемого (на основе аргументов, с участием сохранения импульса) для удаления электронов от p орбиты, и результаты будут совсем, если электроны были отделены от s орбитальных45, 46. угловых распределений диагностических пространственной части особый родитель орбитальной. Если данные Рисунок 4 c являются ремасштабирована (по отношению к угловой Максима для соответствующих переходов), как показано на рисунке 4 d, можно увидеть, что в пределах экспериментальной шума, распределений почти идентичны.

В резолюции скорости достичь сильно повлияли дизайн и детали эксперимента. Что касается скорости отображения, пространственный объем, в течение которого производятся электроны, расположение этого тома в пределах тепловизионных объективов и напряжений, применяется для визуализации электроды всех критических. За лучшее разрешение следует минимизировать объем представляет собой пересечение анион и лазерных лучей. На практике это достигается путем уменьшения ширины лазер и ионных пучков, коллимации или упором. Отображение скорости очень чувствителен к визуализации электродом напряжения. Образ Рисунок 5a представляет состояние оптимальной фокусировки, соотношение 0.700 между отпугиватель и экстрактор. Даже небольшие изменения на этот коэффициент (путем изменения напряжений электрода отпугиватель или вытяжка) наносят ущерб резолюции скорости. Рисунок 5b показывает изображение, полученные после уменьшения коэффициента 0.686 (т.е., на чуть более 3%). Это ясно в изображение и сопровождающих спектра, что это больше не возможно отличить два перехода в спектре. В самом деле точность питания поставляет изображений электроды мест предел эффективности сопоставления.

Изображения должны отображаться Четырехходовой симметрии. В любом эксперименте вероятностный характер электронного обнаружения всегда приведет к малыми отступлениями от этого ожидания. Однако влияние другие частицы (электроны, ионы или нейтральные) на детектор может привести к серьезным отклонений. Например Рисунок 5 c показывает очень заметная область высокой интенсивности в правом верхнем квадранте. Это результат ионов или нейтральные (производятся из-за photodetachment или autodetachment) набегающих на детектор. Функцию широкий, относительно низкой интенсивности в спектре между 0,1 и 0,2 эВ является результатом этих воздействий-электрон. В данном случае проблема может рассматриваться математически, просто удалив верхний правый квадрат данных из анализа. Экспериментальные факторы могут также изменяться в попытке удалить ложный сигнал. Примеры включают в себя тщательный манипуляции сроков изображений импульса электрона (F2), массовой дискриминации через сроки потенциальной переключатель (E1) или введения (импульсный) электростатически взимается пластины, чтобы отвлечь нежелательных ионов от обнаружения региона.

Пост обработка изображений коллекции также может повлиять на скорость (и следовательно кинетической энергии) резолюции спектров и количественный анализ угловых распределений. Рисунок 6a показывает важность выбора правильного центр изображения до обратное преобразование Абеля. Красный спектр извлекается из F− изображения сегментирования для n = 10 и с использованием лучших центра. Другие спектры представляют анализ этого сегментированием изображения, используя центры с y-координата указанного центра, увеличилось на 1 (синий), 2 (зеленый) или 3 (оранжевый) пикселей. Как выбранный центр отличается больше и больше от центра истинный образ спектры расширить, особенно на базе переходы и две вершины начинают сливаются. Кроме того, бродячих внешних полей (электрические и магнитные) и даже недостатки в объектив камеры привести к искажению изображения таким образом, чтобы переходы не представляют как идеально круговой функции. Интеграция через все углы для определенного радиуса приведет к очевидной расширение перехода. Примеры приведены на рисунке 6b, c F− изображения (сегментирование для n = 4) Рисунок1А. Сравнение радиальные спектра производится путем объединения двух различных сегментов угловой диапазона (5° градусов кусочков о 36.5 ° (красный) и 86.5° (синий)) показан на рисунке 6b. Хотя две функции в спектре явно заметным это также очевидно, что их максимумов в слегка различных радиусов (302 и 306 для 2P3/2 переход на 36,5 ° и 86.5 ° соответственно). Дальнейшее сравнение с радиальной домена спектра интегрированных через полный угловой диапазон (Рисунок 6b Серый затененный спектр который масштабируется для удобства просмотра) показывает эффект искажения в расширении спектра. Рисунок 6 c (красный) показывает eKE домен, полностью интегрированный спектр искаженное изображение. Радиальная масштабирования (как функция угол) перед преобразованием энергии домена позволяет коррекции, что приводит к гораздо более узкие переходы, видели в полностью интегрированной синий спектр Рисунок 6 c42,47. Это спектр, первоначально показано на рисунке 4В , но с энергетической шкалой, расширена лучше проиллюстрировать эффект угловой зависимых радиальные искажения.

Figure 1
Рисунок 1. WUSTL анион фотоэлектронная изображений спектрометр. Внешний вид вакуумной системы отображается в верхней части. Схема иллюстрирует расположение важных компонентов в эксперименте. Элементов, лежащих в тенистой региона находятся под вакуумом. Увидеть текст для получения более подробной информации. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2. Схематические иллюстрации постоянного тока разряда и ДМС объектив сборок. (a) анионов производятся когда пульс газ проходит через газоразрядный источник. (b) электроны произведены на пересечении иона и лазерные лучи сосредоточены (в пространстве импульса) на детектор MCP управления экстрактор и отпугиватель напряжений. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3. Эксперимент управления. Двух генераторов цифровой задержки (DDG) позволяют точное управление экспериментальной временных последовательностей. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 4
Рисунок 4. Представитель результат. (a) фотоэлектронная изображение (левая половина) и обратное преобразование Абеля (правая половина) для F− отряд в 4.00 eV. (b) спектра фотоэлектронная содержит два переходы, которые соответствуют два кольца на изображении. (c) фотоэлектронная угловых распределений для каждого перехода в спектре (красные круги →2P3/2, синие круги →2P1/2) показывают, что распределение электронов в каждом случае является поляризованной перпендикулярно к электрическим вектор излучения (εp). (d) при масштабировании относительно их соответствующих Максима, угловых распределений для каждого канала почти идентичны. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 5
Рисунок 5. Оптимальное и менее чем оптимальной фотоэлектронная изображений для F− отряд в 4.00 eV. Изображения показаны сегментирования для n = 10. () изображения на оптимальный ДМС, уделяя особое условие (соотношение 0.700) показаны узкие, хорошо решен пики в спектре. (b) изображение с коэффициентом VMI фокусировки 0.686 - два переходы больше не различимы в спектр или изображения. (c) влияние ионов бездомных, посягающих на детектор, совпадающих с фотоэлектронов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 6
Рисунок 6. Графические эффекты обработки сведений. () фотоэлектронная спектров приведены извлеченный от изображения на рисунке 4a с разным оценкам центра изображения. (b) отклонение от округлости в изображении приводит к потере резолюции. Возможности в полностью угловой комплексного спектра (затененный серый), значительно шире, чем для отдельных угловых сегментов изображения. (c) эффект искажения (красный спектр) могут быть исправлены математически восстановить полное разрешение детектора (синий спектр). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Описание Длительность (МКС) Задержка (μs) Относительно
А1 Пульсирующий сопло 700 0 DDG1
B1 Триггер DDG2 0 DDG1
C1 Разряд 70 640 А1
D1 Ион добыча 7 235 C1
E1 Потенциальные переключатель 6 0 D1
F1 Осциллограф триггера 0 D1
E2 Триггер камеры 0 B1
F2 Пульс изображений 1 180.13 H2
G2 Лазерный вывода (Q-коммутатор) 180.94 H2
H2 Лазерная триггера (Flash лампа) 590 B1

Таблицы 1. Время импульса эксперимент. Сроки импульсных последовательностей, контролируемых Барды, используется в коллекции изображения в рисунок 4a.

Описание Напряжение (кв)
V1 Импульсным разрядом высокого напряжения −2.4
V2 Ион извлечения импульс высокого напряжения −1.48
V3 Ион ускорение напряжения 2.45
Внешние элементы Einzel объектива
Потенциальные выключатель высокого напряжения
V4 Ион Einzel объектив центральный элемент 1.4
V5 Электронного изображения объектива отпугиватель −0.700
V6 Электрон изображения объектива экстрактор −0.497
Ион режим
V7 MCP запись 0,95
V8 MCP выход 2.51
V9 Напряжение питания извещателя 3.0
Режим изображения
V7 MCP запись 0.0
V8 MCP выход 1.0
V9 Напряжение питания извещателя 1.0
V10 MCP импульс высокого напряжения 1.75
V11 Люминофора экрана Ион режим 3.2
Режим изображения 6.0

В таблице 2. Прикладной напряжений. Определенного напряжения, применяется к компонентам инструмент для генерации изображения в рисунок 4a.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Два фактора особенно важны для успеха описывается протокол. Лучшие условия сопоставления возможной скорости должны быть определены и более важно, должны производиться достаточно и относительно времени инвариантные доходность желаемого аниона. По ДМС, сосредоточив внимание шаги следует повторить шаги 5.2 и 5.3 в тандеме с анализа изображений для определения состояния, которая дает острых (узкой) особенности изображения. Тонкой настройки электрода напряжений (V5 и V6) зависит от размера и расположения пересечения луча иона и лазера, хотя после того, как были достигнуты оптимальные условия для данной системы инструмента остается стабильной. Наиболее важным является способность производить особое анион. Уделяя пристальное внимание итеративно совершенствовать условия источника ионов (давление газа на входе и композиции, выполнять электродных материалов, давление в вакуумной камере, длительность импульсов газовых, диаметр сопла, выполнять импульсного напряжения, выполнять пульс времени и Длительность импульса разряда) в шаги 1-3 является ключевым. Это требует манипуляции большое количество параметров при инициации исследования данного иона. Однако это также позволяет в значительной степени гибкость в типах ионов, которые могут быть получены с помощью газоразрядный источник. Применение лазерной абляции40, электрон отдачи ионизации19и увлечения41 широко используемых источников наряду со многими другими масс-спектрометрических методов является относительно простым, с только незначительные инструментальная модификация. В частности электроспрей методы были успешно использованы для высших массовых видов продукции и вдвойне заряженных анионов10,48.

Анион фотоэлектронная спектроскопия обычно используется для зонда регионов поверхностей нейтральных потенциальной энергии, которые являются недоступными для методов, таких как поглощение инфракрасной спектроскопии. Правила выбора для photodetachment менее ограничительный характер, позволяя доступ к ряду нейтральных вибронных государств. Кроме того присущие заряд на анион позволяет видов избирательности и электрона может обычно быть удалены с помощью коммерчески доступных видимым/УФ света источников. Обычно применяемые фотоэлектронная обнаружения схем (бутылка магнитного спектрометра49,50, полусферической анализатор51,52, фотоэлектронная изображений) изображений подход наделяет несколько преимущества. Чувствительность обнаружения единообразных даже при очень низкой электрон кинетической энергии, тепловизионная техника является по своей сути эффективным (в принципе все фотоэлектронов достигнуть извещателя) и изображений одновременно записывает фотоэлектронная угловое распределение для Каждый переход в спектре в одном измерении. При сочетании с источником перестраиваемый фотон, анион фотоэлектронная изображений также обеспечивает альтернативный подход к экспериментам рассеяния электронов в исследовании метастабильных анион государств (резонансы рассеяния электронов).

Методы визуализации обнаружения заряженных частиц в этих экспериментах по существу ограничены к изучению видов в газовой фазе (или по крайней мере в вакууме). Детектор MCP требует условий низкого давления, регион взаимодействия фотонов и ионов должен быть как можно меньше, анионов требуется средний свободный путь больше, чем длина TOF и исходящих электроны требуют означает свободный путь, значительно превышает расстояние между взаимодействия региона и детектор для сохранения корреляции между событием отряда и распределение обнаруженных электрона. Тем не менее исследования кластера анионов дают понимание значимости более конденсированных фаз. Например может быть измерена Сила взаимодействия сольватации анион X−и нейтральных молекул М сравнение X− и X−· Mn спектры, где X−· Mn — это система, связаны через Ион молекулярных взаимодействий.

Для разделения анионов, производимых в газоразрядный источник экспериментов используйте TOF MS. Однако, ситуации возникают там, где есть несколько минимумы на поверхности потенциальной энергии для данного набора атомов. Механизму ионного производства является весьма сложным и кинетический перехват может привести к присутствие более чем одного стабильного молекулярной анион изомер, или кластера анион конформером, который не отделимы по массе в нашего инструмента. Как правило, эти виды имеют различные спектральные характеристики и/или различных фотоэлектронная угловых распределений, которые может разрешить определение и характеристика изомеров/конформеров, но также может усложнить анализ.

С точки зрения eKE фотоэлектронная спектроскопия, как правило, быть относительно низкой резолюции технику и недостатком изображений является, что домен резолюции энергии ухудшает как eKE увеличивается. По отношению к другим методам фотоэлектронная это необходимо взвесить способность обнаруживать все фотоэлектронов (по сравнению с окном коллекции небольшой Телесный угол полусферической энергии анализатора)51,52 с равномерной эффективность через всю кинетическую энергию (по сравнению с сокращением эффективности для бутылки магнитного спектрометра49,50 при низких энергиях кинетической). Тщательное проектирование, контроль экспериментальных условий4232,, centroiding43 и искажения коррекции42,47 можно добиться ЭКЕ (ΔeKE/ЭКЕ) резолюции < 0,5%32, 36,42,53и абсолютное разрешение < 1,5 см−1 на очень низкой ЭКЕ был достигнут в тесно связанных техники SEVI (медленных электронов скорость сопоставления изображений)54. Для молекулярных видов включения охлаждения ионной ловушки в стадии производства Ион можно также значительно повысить достигнутые спектральное разрешение путем сужения распределения населенных родительского анион внутренних состояний55,56 .

Одним из наиболее перспективных приложений ДМС в фотоэлектронная спектроскопия является его использование в сочетании с источником Перестраиваемый лазер. Зависимость энергии фотона спектров и угловых распределений может передать информацию о возбужденных анион государств. Как правило такие государства проверяются с помощью рассеяния электронов. Photodetachment подход является альтернативой, позволяя хороший контроль над энергии электронов и критически инцидента электрона орбитального углового, который имеет потенциал, чтобы выявить высокую степень подробности относительно взаимодействия электронов нейтральной. Для не изображений photodetachment, такие эксперименты являются чрезвычайно время интенсивного. Однако эффективность VMI делает такие эксперименты возможно. Применение подхода к O2− показал колебательных зависимость угловое распределение57,58. Возможно более интригующе, возможность настройки энергии фотона позволяет возбуждения и через возбужденных анион государствам, которые впоследствии потерять электрона через autodetachment. Это рассеяние электронов нейтральных государств. Когда Энергия фотона вступает в резонанс с уровнем внутренней (rovibronic), возбужденных аниона, поглощение вероятность изменений, влияющих на урожайность фотоэлектронная. Спектр действия (фотоэлектронный доходность как функция энергии фотона) показывает детали внутреннего уровня возбужденного состояния. Кроме того резолюция спектра действия ограничен лазер резолюции, не VMI детектора. Поэтому возможна (по крайней мере частично) решить rovibronic переходы. Это развивающихся применение методики показал местонахождение и характер различных возбужденных, метастабильного государств AgF− и CuF−59,60 (через угловых распределений) и вращения структура связанные с autodetaching колебательных уровнях CH2CN− диполя неизбежно61государство. Информация, полученная в таких экспериментов необходимо развивать понимание граница и метастабильного (резонансы рассеяния электронов молекулы) отрицательный ион государства, проем государства для химического сокращения, диссоциативных вложение процессы и Ион молекулярных взаимодействий. Результаты представляют собой жизненно важные тесты высокого уровня ab initio теоретических методов, в частности тех, которые лечат высоко коррелированных систем и/или нестационарными государства.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы могут не конкурирующих финансовых интересов или другие конфликты интересов.

Acknowledgments

Этот материал основан на работе, поддержке Национального научного фонда под ЧЕ - 1566157

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Digital Delay Generators Berkeley Nucleonics Corp. 565-8c DDG1
Digital Delay Generators Berkeley Nucleonics Corp. 577-8c DDG2
HV Power Supplies Stanford Research Systems PS325 V3
HV Power Supplies Stanford Research Systems PS325 V2
HV Power Supplies Stanford Research Systems PS325 V5
HV Power Supplies Burle Inc. PF1053 V9
HV Power Supplies Burle Inc. PF1053 V4
HV Power Supplies Burle Inc. PF1053 V10
HV Power Supplies Burle Inc. PF1054 V9,V11
HV Power Supplies Bertan 205B-05R V6
HV Pulsers Directed Energy Inc. PVX-4150 V2
HV Pulsers Directed Energy Inc. PVX-4140 V1
HV Pulsers Directed Energy Inc. PVX-4140 V11
HV Pulsers Directed Energy Inc. PVX-4140 V3
Pulsed Nozzle Driver Parker Hannifin (General Valve) Iota-One
Pulsed Nozzle Parker Hannifin (General Valve) Series 9
Camera Imperx VGA120
Imaging Detector Beam Imaging Systems BOS40
Oscilloscope LeCroy Wavejet 334
Photodiode ThorLabs DET10A
Diffusion Pump Leybold DIP 8000
2×Turbo Pump Leybold TMP361
Rotary Pump Leybold D40B
2×Rotary Pump Leybold D16B
Oxygen Gas Praxair OX 5.0RS
Tunable Laser Spectra Physics Sirah Dye Laser Cobra-Stretch
Pump laser for Dye Laser Sepctra Physics Nd:YAG INDI-10

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Sanov, A., Mabbs, R. Photoelectron imaging of negative ions. International Reviews in Physical Chemistry. 27 (1), 53-85 (2008).
  2. Chandler, D. W., Houston, P. L. Two-dimensional imaging of state-selected photodissociation products detected by multiphoton ionization. Journal of Chemical Physics. 87 (2), 1445-1447 (1987).
  3. Chandler, D. W., Cline, J. I. Ion imaging applied to the study of chemical dynamics. Advanced series in physical chemistry. 14 (1), 61 (2004).
  4. Whitaker, B. J. Imaging in molecular dynamics technology and applications. , Cambridge University Press. (2004).
  5. Eppink, A. T. J. B., Parker, D. H. Velocity map imaging of ions and electrons using electrostatic lenses - application in photoelectron and photofragment ion imaging of molecular-oxygen. Review of Scientific Instruments. 68 (9), 3477-3484 (1997).
  6. Davis, A. V., Wester, R., Bragg, A. E., Neumark, D. M. Time resolved photoelectron imaging of the photodissociation of I2-. Journal of Chemical Physics. 118 (3), 999-1002 (2003).
  7. Mabbs, R., Pichugin, K., Surber, E., Sanov, A. Time resolved electron detachment imaging of the I- channel in I2Br- photodissociation. Journal of Chemical Physics. 121 (1), 265-271 (2004).
  8. Mabbs, R., Pichugin, K., Sanov, A. Time Resolved imaging of the reaction coordinate. Journal of Chemical Physics. 122 (17), 174305 (2005).
  9. Mabbs, R., Pichugin, K., Sanov, A. Dynamic molecular interferometer: Probe of inversion symmetry in I2- photodissociation. Journal of Chemical Physics. 123 (5), 054329 (2005).
  10. Li, W. -L., et al. Photodissociation dynamics of the iodide-uracil (I-U) complex. Journal of Chemical Physics. 145 (4), 044319 (2016).
  11. King, S. B., Yandell, M. A., Stephansen, A. B., Neumark, D. M. Time-resolved radiation chemistry: Dynamics of electron attachment to uracil following UV excitation of iodide-uracil complexes. Journal of Chemical Physics. 141 (22), 224310 (2014).
  12. Yandell, M. A., King, S. B., Neumark, D. M. Time-resolved radiation chemistry: Photoelectron imaging of transient negative ions of nucleobases. Journal of the American Chemical Society. 135 (6), 2128-2131 (2013).
  13. King, S. B., Yandell, M. A., Neumark, D. M. Time-resolved photoelectron imaging of the iodide-thymine and iodide-uracil binary cluster systems. Faraday Dicsussions. 163, 59-72 (2013).
  14. King, S. B., et al. Electron accomodation dynamics in the DNA base thymine. Journal of Chemical Physics. 143 (2), 024312 (2015).
  15. Stephansen, A. B., et al. Dynamics of dipole- and valence bound anions in iodide-adenine binart complexes: A time-resolved photoelectron imaging and quantum mechanical investigation. Journal of Chemical Physics. 143 (10), 104308 (2015).
  16. Kunin, A., Li, W. -L., Neumark, D. M. Time-resolved photoelectron imaging of iodide-nitromethane (I−·CH3NO2) photodissociation dynamics. Physical Chemistry Chemical Physics. 18 (48), 33226-33232 (2016).
  17. Yandell, M. A., King, S. B., Neumark, D. M. Decay dynamics of nascent acetonitrile and nitromethane dipole-bound anions produced by intracluster charge-transfer. Journal of Chemical Physics. 140 (18), 184317 (2014).
  18. Mabbs, R., Holtgrewe, N., Dao, D., Lasinski, J. Photodetachment and photodissociation of the linear CuO2− molecular anion: Energy and time dependence of Cu− production. Physical Chemistry Chemical Physics. 16 (2), 497-504 (2014).
  19. Mbaiwa, F., Van Duzor, M., Wei, J., Mabbs, R. Direct and auto-detachment in the iodide-pyrrole cluster anion: The role of dipole bound and neutral cluster states. Journal of Physical Chemistry A. 114 (3), 1539-1547 (2010).
  20. Osborn, D. L., Leahy, D. J., Cyr, D. M., Neumark, D. M. Photodissociation spectroscopy and dynamics of the N2O2− anion. Journal of Chemical Physics. 104 (13), 5026-5039 (1996).
  21. Wiley, W. C., McLaren, I. H. Time-of-flight mass spectrometer with improved resolution. Review of Scientific Instruments. 26 (12), 1150-1157 (1955).
  22. Posey, L. A., DeLuca, M. J., Johnson, M. A. Demonstration of a pulsed photoelectron spectrometer on mass selected negative ions: O-, O2-, AND O4-. Chemical Physics Letters. 131 (3), 170-174 (1986).
  23. Born, M. The statistical interpretation of Quantum Mechanics. Nobel Lecture. , (1954).
  24. Dribinski, V., Ossadtchi, A., Mandelshtam, V. A., Reisler, H. Reconstruction of Abel-transformed images: The Gaussian basis set expansion Abel transform method. Review of Scientific Instruments. 73 (7), 2634-2642 (2002).
  25. Hansen, E. W., Law, P. -L. Recursive methods for computing the Abel transform and its inverse. Journal of the Optical Society of America A. 2 (4), 510-519 (1985).
  26. Dasch, C. J. One-dimensional tomography: a comparison of Abel, onion-peeling, and filtered backprojection methods. Applied Optics. 31 (8), 1146-1152 (1992).
  27. Manzhos, S., Loock, H. -P. Photofragment image analysis using the Onion-Peeling algorithm. Computer Physics Communications. 154 (1), 76-87 (2003).
  28. Van Duzor, M., Mbaiwa, F., Wei, J., Mabbs, R. The effect of intra-cluster photoelectron interactions on the angular distribution in I-CH3I photodetachment. Journal of Chemical Physics. 131 (20), 204306 (2009).
  29. Surber, E., Ananthavel, S. P., Sanov, A. Nonexistent electron affinity of OCS and the stabilization of carbonyl sulfide anions by gas phase hydration. Journal of Chemical Physics. 116 (5), 1920-1929 (2002).
  30. Velarde, L., Habteyes, T., Sanov, A. Photodetachment and photofragmentation pathwaysin the [(CO2)2(H2O)m]− cluster anions. Journal of Chemical Physics. 125 (11), 114303 (2006).
  31. Rathbone, G. J., Sanford, T., Andrews, D., Lineberger, W. C. Photoelectron imaging spectroscopy of Cu-(H2O)1,2 anion complexes. Chemical Physics Letters. 401 (4-6), 570-574 (2005).
  32. Leon, I., Yang, Z., Liu, H. -T., Wang, L. -S. The design and construction of a high-resolution velocity-map imaging apparatus for photoelectron spectroscopy studies of size-selected clusters. Review of Scientific Instruments. 85 (8), 083106 (2014).
  33. Silva, W. R., Cao, W., Yang, D. -S. Low-energy photoelectron imaging spectrsocopy of Lan(benzene) (n = 1 and 2). Journal of Physical Chemistry A. 121 (44), 8440-8447 (2017).
  34. Mann, J. E., Troyer, M. E., Jarrold, C. C. Photoelectron imaging and photodissociation of ozonide in O3-·(O2)n (n = 1-4) clusters. Journal of Chemical Physics. 142 (12), 124305 (2015).
  35. Horke, D. A., Roberts, G. M., Lecointre, J., Verlet, J. R. R. Velocity-map imaging at low extraction fields. Review of Scientific Instruments. 83 (6), 063101 (2012).
  36. Osterwalder, A., Nee, M. J., Zhou, J., Neumark, D. M. High resolution photodetachment spectroscopy of negative ions via slow photoelectron imaging. Journal of Chemical Physics. 121 (13), 6317-6322 (2004).
  37. Liu, Q. -Y., et al. Photoelectron imaging spectrsocopy of MoC- and NbN- diatomic anions: a comparitive study. Journal of Chemical Physics. 142 (16), 164301 (2015).
  38. Sobhy, M. A., Castleman, A. W. Photoelectron imaging of copper and silver mono- and diamine anions. Journal of Chemical Physics. 126 (15), 154314 (2007).
  39. Qin, Z., Wu, X., Tang, Z. Note: A novel dual-channel time-of-flight mass spectrometer for photoelectron imaging spectroscopy. Review of Scientific Instruments. 84 (6), 066108 (2013).
  40. Xie, H., et al. Probing the structural and electronic properties of AgnH− (n = 1-3) using photoelectron imaging and theoretical calculations. Journal of Chemical Physics. 136 (18), 184312 (2012).
  41. Adams, C. L., Schneider, H., Ervin, K. M., Weber, J. M. Low-energy photoelectron imaging spectroscopy of nitromethane anions: Electron affinity, vibrational features, anisotropies, and the dipole-bound state. Journal of Chemical Physics. 130 (7), 074307 (2009).
  42. Cavanagh, S. J., et al. High-Resolution velocity map imaging photoelectron spectroscopy of the O- photodetachment fine-structure transitions. Physical Review A. 76 (5), 052708 (2007).
  43. Li, W., Chambreau, S. D., Lahankar, S. A., Suits, A. G. Megapixel imaging with standard video. Review of Scientific Instruments. 76 (6), 063106 (2005).
  44. Blondel, C., Delsart, C., Goldfarb, F. Electron spectrometry at the µeV level and the electron affinities of Si and F. Journal of Physics B. 34 (9), L281-L288 (2001).
  45. Mabbs, R., Grumbling, E. R., Pichugin, K., Sanov, A. Photoelectron imaging: An experimental window into electronic structure. Chemical Society Reviews. 38 (8), 2169-2177 (2009).
  46. Grumbling, E. R., Pichugin, K., Mabbs, R., Sanov, A. Photoelectron Imaging as a quantum chemistry visualization tool. Journal of Chemical Education. 88 (11), 1515-1520 (2011).
  47. Gascooke, J. R., Gibson, S. T., Lawrance, W. D. A "circularisation" method to repair deformations and determine the centre of velocity map images. Journal of Chemical Physic. 147 (1), 013924 (2017).
  48. Xing, X. -P., Wang, X. -B., Wang, L. -S. Photoelectron angular distribution and molecular structure in multiply charged anions. Journal of Physical Chemistry A. 113 (6), 945-948 (2008).
  49. Tsuboi, T., Xu, E. Y., Bae, Y. K., Gillen, K. T. Magnetic bottle electron spectrometer using permanent magnets. Review of Scientific Instruments. 59 (6), 1357-1362 (1988).
  50. Kruit, P., Read, F. H. Magnetic field paralleliser for 2π electron-spectrometer and electron image magnifier. Journal of Physics E. 16 (4), 313-324 (1983).
  51. Travers, M. J., Cowles, D. C., Clifford, E. P., Ellison, G. B., Engelking, P. C. Photoelectron spectroscopy of the CH3N- ion. Journal of Chemical Physics. 111 (12), 5349-5360 (1999).
  52. Ellis, H. B. Jr, Ellison, G. B. Photoelectron spectroscopy of HNO− and DNO−. Journal of Chemical Physics. 78 (11), 6541-6558 (1983).
  53. Cavanagh, S. J., Gibson, S. T., Lewis, B. R. High-resolution photoelectron spectroscopy of linear← bent polyatomic photodetachment transitions: The electron affinity of CS2. Journal of Chemical Physics. 137 (14), 144304 (2012).
  54. Neumark, D. M. Slow electron velocity-map imaging of negative Ions: Applications to spectroscopy and dynamics. The Journal of Physical Chemistry A. 112 (51), 13287-13301 (2008).
  55. Weichman, M. L., Kim, J. B., Neumark, D. M. Rovibronic structure in slow photoelectron velocity-map imaging spectroscopy of CH2CN- and CD2CN-. Journal of Chemical Physics. 140 (10), 104305 (2014).
  56. Huang, D. -L., Zhu, G. -Z., Liu, Y., Wang, L. -S. Photodetachment spectroscopy and resonant photoelectron imaging of cryogenically-cooled deprotonated 2-hydroxypyrimidine anions. Journal of Molecular Spectroscopy. 332, 86-93 (2017).
  57. Van Duzor, M., et al. Vibronic coupling in the superoxide anion: The vibrational dependence of the photoelectron angular distribution. Journal of Chemical Physics. 133 (17), 174311 (2010).
  58. Mabbs, R., et al. Observation of vibration-dependent electron anisotropy in O2- photodetachment. Physical Review A. 82 (1), (2010).
  59. Dao, D. B., Mabbs, R. The effect of the dipole bound state on AgF− vibrationally resolved photodetachment cross sections and photoelectron angular distributions. Journal of Chemical Physics. 141 (15), 154304 (2014).
  60. Jagau, T. C., Dao, D. B., Holtgrewe, N., Krylov, A. I., Mabbs, R. Same but Different: Dipole-Stabilized Shape Resonances in CuF− and AgF. Journal of Physical Chemistry Letters. 6 (14), 2786-2793 (2015).
  61. Lyle, J., Wedig, O., Gulania, S., Krylov, A. I., Mabbs, R. Channel branching ratios in CH2CN−photodetachment: Rotational structure and vibrational energy redistribution in autodetachment. Journal of Chemical Physics. 147 (23), 234309 (2017).

Tags

Химия выпуск 137 Химическая физика физическая химия фотоэлектронная спектроскопия газовой фазы анионов скорость сопоставления изображений электронной структуры
Фотоэлектронная изображений анионов, иллюстрируется 310 Нм отряд F<sup>−</sup>
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lyle, J., Chandramoulee, S. R.,… More

Lyle, J., Chandramoulee, S. R., Hart, C. A., Mabbs, R. Photoelectron Imaging of Anions Illustrated by 310 Nm Detachment of F−. J. Vis. Exp. (137), e57989, doi:10.3791/57989 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter