التصوير المباشر مدفوعة الليزر فائق السرعة الجزيئية دوران

من أجل فهم أعمق واستخدام أفضل لطبيعة ديناميكية الجزيئات، فإنه من الضروري وضع تصور واضح الاقتراحات الجزيئية من الفائدة. وقت حل كولوم انفجار التصوير هو واحد من الطرق القوية لتحقيق هذا الهدف ^{1 و 2 و 3.} في هذا النهج، وبدأت ديناميات الجزيئية من الاهتمام من قبل حقل الليزر مضخة القصر ومن ثم يتم بحثها من قبل الذي تأخر الوقت مسبار النبض. بعد التشعيع التحقيق، والمتأينة تتكاثر الجزيئات واقتحام أيونات جزء بسبب تنافر كولومب. التوزيع المكاني للأيونات طرد هو قياس التركيب الجزيئي والتوجه المكاني في تشعيع التحقيق. تسلسل القياس مسح تأخير الوقت مضخة مسبار يؤدي إلى خلق فيلم الجزيئي. ومن الجدير بالذكر أنه لأبسط حالة – ثنائي الذرة – توزيع الزاوي للأيونات طرديعكس بشكل مباشر على توزيع محور الجزيئية (أي مربع التناوب الدالة الموجية).

وفيما يتعلق بعملية ضخ، وقد أدى التقدم الذي أحرز مؤخرا في السيطرة متماسكة من حركة الجزيئات باستخدام حقول ليزر فائقة القصر إلى خلق رقابة شديدة الحزم موجة التناوب ^{4، 5.} وعلاوة على ذلك، فإن اتجاه دوران يمكن التحكم بنشاط باستخدام حقل التي تسيطر عليها الاستقطاب الليزر ^{6 و 7 و 8.} ولذلك كان من المتوقع أن صورة تفصيلية عن دوران الجزيئي، بما في ذلك الطبيعة موجة، يمكن تصوره عندما يتم الجمع بين تقنية التصوير انفجار كولوم مع هذه العملية ضخ ^{9، 10، 11، 12، 13.} ومع ذلك، لدينا بعضمرة تواجه صعوبات التجريبية المرتبطة طرق التصوير الموجودة، كما هو مذكور أدناه. والغرض من هذه الورقة هو تقديم طريقة جديدة للتغلب على هذه الصعوبات وخلق الفيلم بجودة عالية من الحزم موجة التناوب الجزيئية. الفيلم التجريبي الأول من دوران الجزيئية التي اتخذت مع الطريقة الحالية، جنبا إلى جنب مع الآثار المادية، وعرضت في الورقة السابقة لدينا ^11. سيتم إعطاء خلفية للتنمية، فإن الجانب النظري التفصيلي للتقنية التصوير الحالية، ومقارنة مع غيرها من التقنيات الموجودة في ورقة المقبلة. هنا، سوف نركز بشكل رئيسي على الجوانب العملية والتقنية لهذا الإجراء، بما في ذلك الجمع من الإعداد البصرية نموذجي مضخة مسبار وجهاز التصوير الجديد. كما هو الحال في ورقة سابقة، الهدف هو نظام باتجاه وتناوب جزيئات النيتروجين ^11.

صعوبة التجريبية الرئيسية للالإعداد والتصوير، كما هو موضح في الشكل رقم 1 تخطيطي الحالية، ليس له اي علاقة مع موقف كاشف، أو زاوية الكاميرا. لأن محور الدوران يتزامن مع نشر الليزر محور ^{6 و 7 و 8} في تناوب الجزيئية التي يسببها الليزر الميدان، أنه ليس من العملي لتثبيت جهاز لكشف على طول محور الدوران. عند تثبيت كاشف وذلك لتجنب أشعة الليزر، وزاوية الكاميرا يتوافق مع ملاحظة الجانب الدوران. في هذه الحالة، فإنه من المستحيل لإعادة توجيه الأصلي من جزيئات من الصورة (2D) أيون المتوقعة ^14. و3D كاشف ^{14، 15، 16، 17، 18، 19} التصوير، والتي في وقت وصول لكشف العلوي وIMPAC أيونويمكن قياس مواقف ر، وعرضت بطريقة فريدة من نوعها لمراقبة مباشرة دوران الجزيئي باستخدام كولوم انفجار التصوير ^{10 و 12.} ومع ذلك، فإن التهم أيون مقبولة لكل طلقة ليزر منخفضة (عادة <10 أيونات) في كشف 3D، وهذا يعني أنه من الصعب لخلق فيلم طويل من الحركة الجزيئية مع صورة عالية الجودة ^14. في الوقت الميت من أجهزة الكشف عن (عادة م) يؤثر أيضا على دقة وضوح الصورة والكفاءة التصوير. كما أنه ليس من مهمة بسيطة لجعل جيدة مضخة مسبار شعاع التداخل من خلال رصد صورة أيون في الوقت الحقيقي مع معدل تكرار الليزر <1 كيلو هرتز ~. على الرغم من أن العديد من الجماعات وقد لاحظ الحزم موجة التناوب باستخدام تقنية 3D، والمعلومات المكانية المحدودة و / أو مباشرة، ووضع تصور مفصل لطبيعة الموجة، بما في ذلك الهياكل العقدي معقدة، لم تحقق ^{10 و 12.}

جوهرتقنية التصوير الجديدة هي استخدام "زاوية الكاميرا الجديدة" في الشكل 1. في هذا التكوين، يتم تجنب أشعة الليزر التعرض للكاشف في حين كشف 2D موازية للطائرة التناوب، مما أدى إلى المراقبة من اتجاه محور الدوران. الشق يسمح فقط لايون في الطائرة التناوب (الطائرة استقطاب نبضات ليزر) للمساهمة في الصورة. كاشف 2D، الذي يوفر معدل عدد العالي (عادة ~ 100 الأيونات) من جهاز كشف 3D، ويمكن استخدامها. الإعداد للإلكترونيات أبسط مما كانت عليه في حالة اكتشاف 3D، في حين أن كفاءة قياس أعلى. إعادة الإعمار الرياضية، مثل هابيل انقلاب ¹⁴ تستغرق وقتا طويلا، كما لا حاجة لاستخراج المعلومات الزاوي. هذه الميزات تؤدي إلى التحسين من السهل لنظام القياس وإنتاج أفلام ذات جودة عالية. جهاز القياسية 2D / 3D اتهم الجسيمات التصوير يمكن تعديلها بسهولة لwitho الإعداد الحاليحزب التحرير استخدام معدات باهظة الثمن.