Hipoglisemi arasında ayırt etmek için bir araç olarak Coulomb patlama görüntüleme

Bu deneyin genel amacı, gaz fazındaki tek tek moleküllerin kullanışlılığını görüntülemek için Coulomb patlamasını kullanmaktır. Bu yöntem, stereokimyadaki önemli soruları ele almak için yeni bir yaklaşımdır. Özellikle, küçük kiral türlerin mutlak konfigürasyonunu ve fotoindüklenmiş dinamiklerini belirlemeye izin verir.

Bu tekniğin temel avantajı, moleküler bir parçalanmadan gelen tüm yük parçalarının enerji ve emisyon yönünün tesadüfen kaydedilebilmesidir. Bu çoklu tesadüf görüntüleme tekniğini, 25 yılı aşkın bir süre boyunca, stereokimyanın sırlarını tek moleküller temelinde daha fazla bilgi edinmek ve ölçmek için geliştirdik. Deneyin kalbi, iyonların çakışan görüntülenmesi için bir kurulum ve bu COLTRIMS aparatı gibi bir femtosaniye lazerdir.

Femtosaniye lazer ışını bitişik bir odadan girer. COLTRIMS tekniğinin temelleri bu animasyonda tasvir edilmiştir. Moleküler bir ışın, vakum odasına bir nozul ve bir sıyırıcı yoluyla girer.

Bir lazer ışını, moleküler ışını dik açılarda geçer ve iyonlaşmaya ve ardından parçalanmaya yol açar. Spektrometredeki elektrik alanı, iyonları, çarpmalarının zamanlarının ve konumlarının kaydedildiği dedektöre yönlendirir. Kurulumu çalışmaya hazırlayın ve etkileşim odasındaki vakumu kontrol edin.

Basınç, negatif dokuz hektopaskal için 10'dan az olmalıdır. Lazer açıkken ve düşük yoğunluktayken ışın hizalamasını gerçekleştirin. Işının deney odasına girdiğinden ve odanın odaklama aynasından yansıdığından emin olun.

Gelen ve giden ışınların uzamsal olarak çakıştığını kontrol etmek için bir ışın kartı kullanın. Devam etmeden önce lazer ışınını engelleyin. Spektrometre ve dedektör güç kaynaklarını açmaya hazırlanın.

İlk olarak, etkileşim odasındaki vakum göstergelerini kapatın. Ardından, mikrokanal plakalarının güçlendirilmiş sinyal çıkışını hızlı bir osiloskopa bağlayın. Şimdi dedektör ve spektrometredeki elektrik alanı için yüksek voltajlı güç kaynaklarını açın.

Önce engelini kaldırarak lazer ışını ile çalışmaya geri dönün. Işın yoğunluğunu ayarlamak için döndürülebilir bir polarizasyon filtresini hazır bulundurun. Hazneden hemen önce kirişe bir güç ölçer yerleştirin ve ışın yoğunluğunu santimetre kare başına 10 ila 14. watt'ın altına ayarlamak için filtreyi kullanın.

Bu kurulum için bu, güç ölçerde 100 miliwatt'a karşılık gelir. Güç ölçeri çıkarın ve osiloskop izini gözlemleyin. Sinyal kalitesini ve dedektör ayarlarını kontrol etmek çok önemlidir.

Çok fazla gürültü kaydedilirse, gerçek tesadüfleri bulmak çok zordur. Sinyal frekansı, lazer tekrarlama oranının yaklaşık% 5'i olmalıdır. Sinyal, herhangi bir zil sesi olmadan birkaç yüz milivoltluk bir tepe noktasına sahip olmalıdır.

Mikrokanal plakasından gelen sinyallerin genişliği 10 nanosaniyeyi geçmemelidir. Şimdi veri toplama yazılımına dönün. Orada, lazer nedeniyle merkezinde dağınık bir nokta bulunan bir daire olması gereken dedektörün bir görüntüsünü görüntüleyin.

Bu noktada, gaz jeti kaynağı olarak bir gaz silindirinden bir çubuk argon sağlayın. Odaklama aynasını ayarlarken dedektör görüntüsünü veri toplama yazılımında canlı olarak gözlemleyin. Dar bir nokta belirirse, moleküler jet ile lazer ışını arasında örtüşme tespit edilmiştir.

Amaç, jet ışını örtüşmesini en üst düzeye çıkarmak ve jet noktasındaki sayıları artırmaktır. Jet ışını örtüşmesini optimize ettikten sonra, numuneyi deneyde kullanılmak üzere hazırlayın. Bu numune zaten kurulumla uyumlu bir silindirin içindedir.

İlk olarak, numune kayıplarını önlemek için silindiri sıvı nitrojen içinde bir ila iki dakika soğutun. Soğutulmuş silindiri jet sistemine bağlayın ve vakuma dayanıklı hale getirmek için bağlantıyı sıkın. Ardından, havayı çıkarmak için sistemi birkaç saniye pompalamak için valfi açın.

Jet nozuluna giden valfi açmadan önce numunenin oda sıcaklığına dönmesini bekleyin. Kaynak odasındaki basınç artmalıdır. Veri toplama yazılımına geri dönün.

Bilgisayarda, bir jet noktasının hala görünür olduğunu doğrulayın ve uçuş süresi spektrumundaki en belirgin zirveleri belirleyin. Veri toplama yazılımında çalışmaya devam edin. Analiz için, x ekseni boyunca ilk tespit edilen iyonun uçuş süresini ve y ekseni boyunca tespit edilen ikinci iyonun uçuş süresini kullanarak bir çizim yapın.

Tesadüfen iki parça tespit edildiğinde, bunlar çok sayıda sayıma sahip bölgeler olarak ortaya çıkar. İki parça ana kütleye eklenirse, momentum korunumunu yerine getirirler ve keskin çapraz çizgiler olarak görünürler. X ekseni değeri olarak kullanılacak birinci ve ikinci vuruşlar için uçuş sürelerinin toplanması ve y ekseni değeri için kullanılacak üçüncü ve dördüncü vuruşlar için uçuş sürelerinin toplanmasıyla oluşturulan bir grafikle dört parçacığın uçuş süresi analizini gerçekleştirin.

Ortaya çıkan yapıların konumları ve şekilleri, kütlelerin ve momentumun bilgilerini ortaya çıkarır. Lazer gücünü, spektrumdaki sayım sayısı optimize edilecek şekilde ayarlayın. İlgili kırılma oranını optimize ederken, yanlış tesadüfleri önlemek için genel oranın lazer tekrarlama oranının %10'unu geçmemesi gerektiğini unutmamalıyız.

Bu veriler, sentetik bir rasemik bromokloroflorometan karışımından alınmıştır. Yalnızca tek başına yüklü beş iyona parçalanmanın kaydedildiği olaylar gösterilir. Yatay eksen, halojen iyonlarının momentum vektörlerinin üçlü bir çarpımı kullanılarak hesaplanır.

S enantiyomeri histogramın solundadır. Diyagram, ilişkili açı verilerini gösterir. R enantiyomeri, açısını gösteren bir diyagramla birlikte histogramın sağında yer alır.

Lazer tekrarlama oranı 100 kilohertz idi ve ölçüm yaklaşık 11 saat sürdü. Bu animasyon, parçaların kaydedilen momentum vektör verilerinin, jetlerdeki rastgele yönelimlerini moleküler bir koordinat sistemine dönüştürmek için nasıl kullanılabileceğini göstermektedir. Bu videoyu izledikten sonra, Coulomb patlama görüntülemesinin COLTRIMS tekniği kullanılarak nasıl yapıldığı hakkında bir fikriniz olmalıdır.

Dört veya beş parçanın momentum vektörlerini tesadüfen kaydetmek, molekülün ayrıntılı bir görünümünü sağlar. Bununla birlikte, bu bilgileri ham verilerden çıkarmak, analiz adımında çok çaba gerektirir. Moleküller dünyasındaki yaşam biliminin sırları, saniyenin milyarda biri veya milyarda biri kadar bir zaman ölçeğinde gerçekleşir ve yöntemimiz bu hızlı dinamikleri ortaya çıkarabilir ve görselleştirebilir.