Фотоэлектронная изображений анионов, иллюстрируется 310 Нм отряд F⁻

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 interhalogen^6,7,8,9, фрагментации и/или электронов проживание в I⁻·uracil ^1011,,12,13, я⁻·thymine^13,14, я⁻·adenine¹⁵, я⁻·nitromethane^{16, 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 (ε_p) излучения с последующим карабкаться информации. Реконструкция первоначального распределения достигается математически^24,25,,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 лабораторий^{6,29,30,31,,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.