JoVE Journal > Chemistry
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Chemistry

Photoelektronen Bildgebung von Anionen illustriert von 310 Nm Ablösung der F−

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

Summary

Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll für die Photoelektronen Bildgebung anionischen Spezies. Anionen im Vakuum erzeugt und durch Massenspektrometrie getrennt sind mit Geschwindigkeit zugeordnet Photoelektronik imaging, die Details der Anion und neutrale Energie, Anion und neutralen Struktur und das Wesen des Anion elektronische Staates sondiert.

Abstract

Anion Photoelektronik Bildgebung ist eine sehr effiziente Methode für die Untersuchung der Energiezustände der gebundenen negative Ionen, neutralen Spezies und Wechselwirkungen von ungebundenen Elektronen mit neutralen Molekülen/Atomen. State-of-the-Art im Vakuum Anion Generation Techniken ermöglichen die Anwendung zu einer breiten Palette von atomaren, molekularen und cluster-Anion Systeme. Diese sind getrennt und mit Time-of-Flight mass Spectrometry ausgewählt. Elektronen werden durch linear polarisierte Photonen (Foto Ablösung) mit Tischplatte Laserquellen, die Erregung Energien von der infra-rot zu nahen Ultraviolett bereit Zugang entfernt. Erkennung der Photoelektronen mit einer Geschwindigkeit von bildgebenden Objektiv und Position, die empfindlichen Detektor bedeutet, dass im Prinzip jedes Photoelektronen den Detektor erreicht zugeordnet und die nachweiseffizienz ist einheitlich für alle kinetischen Energien. Photoelektronen Spektren extrahiert von den Bildern über mathematische Rekonstruktion mit eine Inverse Transformation Abel enthüllen Details das Anion innere Zustand Energieverteilung und die daraus resultierende neutrale Energiezustände. Bei niedrigen Elektron kinetische Energie reicht die typische Auflösung Energieniveau Unterschiede in der Größenordnung von ein paar Millielectron-Volt, d. h., Schwingungs gestaffelt nach molekülsorten oder Spin-Bahn-Spaltung in Atome zeigen. Photoelektronik eckige Distributionen entzogen die Inverse Transformation Abel repräsentieren die Unterschriften von dem gebundenen Elektron Orbital, ermöglicht genauere Untersuchung der elektronischen Struktur. Die Spektren und eckige Distributionen codieren auch Details zu den Wechselwirkungen zwischen ausgehenden Elektronen und die verbleibende neutralen Spezies nach Anregung. Die Technik wird durch die Anwendung einer atomaren Anion (F−) dargestellt, sondern es kann auch angewendet werden, um die Messung der molekularen Anion-Spektroskopie, die Untersuchung von tiefliegenden Anion Resonanzen (als Alternative zu Streuexperimente) und Femtosekunden ( FS) Zeitaufgelöste Untersuchungen der dynamischen Entwicklung der Anionen.

Introduction

Anion Photoelektronik bildgebenden1 ist eine Variante auf Photoelektronen-Spektroskopie und stellt eine leistungsfähige Sonde der atomaren/Molekulare Elektronenstruktur und die Wechselwirkungen zwischen Elektronen und neutralen Spezies. Die gewonnenen Informationen ist entscheidend bei der Entwicklung von Verständnis der gebundenen und metastabile (Elektron-Molekül Streuung Resonanzen) negative Ionen Staaten, Tür Staaten für chemische Reduktion, dissoziative Anlage Prozesse und Ionen-Molekül Interaktionen. Darüber hinaus die Ergebnisse liefern wichtige Tests von hohem Niveau ab-initio theoretische Methoden, vor allem jene gestaltete Umgang mit hoch korreliert, Systeme und/oder nicht-stationären Staaten.

Die Technik verbindet Ionen-Produktion, Massenspektrometrie und geladenen Teilchen imaging-2,3,4 , sensibel Sonde elektronischen (und für kleine Moleküle, Schwingungs) Struktur. Arbeiten mit anionischen Spezies ermöglicht gute Masse Selektivität über Zeit der Flug Massenspektrometrie (TOF-MS). Sichtbar/in der Nähe von ultraviolette (UV) Photonen sind hinreichend energisch, das überschüssige Elektron, erlaubt die Verwendung von Table Top Laserquellen zu entfernen. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Anionen ist die Fähigkeit, Photoexcite tiefliegende, instabile anionischen Staaten die Energie Regime darstellen, unter denen die Elektronen und neutrale Atome/Moleküle stark wechselwirken. Die Verwendung von Geschwindigkeit zugeordnet bildgebenden5 (VMI) bietet einheitliche nachweiseffizienz, auch bei niedrigen Elektronen kinetische Energien, überwacht alle ausgeworfene Photoelektronen und gleichzeitig zeigt das Ausmaß und die Richtung ihrer Geschwindigkeiten.

Die experimentellen Ergebnisse sind Photoelektronik Bilder die Photoelektronen Spektren (Details der übergeordneten Anion Energiebinnenmarkt Distributionen) und die Energien der Tochter neutralen inneren Zustände und Photoelektronen eckige Distributionen enthalten (im Zusammenhang mit der vor der Ablösung orbital Elektronen). Eine besonders interessante Anwendung der Technik wird in fs Zeitaufgelöste Untersuchungen gefunden. Eine erste ultraschnelle Laserpuls (Pumpe) reizt zu einem dissoziativen Anion elektronischen Zustand, und eine zweite zeitlich verzögert ultraschnelle Puls (Sonde) dann löst Elektronen aus dem aufgeregt Anion. Die Steuerung der Pumpe-Sonde Zeitunterschied folgt der Entwicklung der Energiezustände des Systems und des wandelbaren Wesens der Orbitale des Systems auf der Zeitskala der atomaren Bewegung. Beispiele hierfür sind die fotodissoziation von I2− und andere interhalogen Arten6,7,8,9, Fragmentierung und/oder Elektron Unterkünfte ich−·uracil 10,11,12,13, ich−·thymine13,14, ich−·adenine15, ich−·nitromethane16, 17 und ich−·acetonitrile17 Cluster Anionen und die Offenbarung der bisher unerwartet langen Zeitskala für die Produktion von atomaren Anionen Cu− nach photoanregung von CuO2− 18.

Abbildung 1 zeigt die Washington University in St. Louis (WUSTL) Anion Photoelektronik bildgebende Spektrometer19. Das Instrument besteht aus drei differentiell gepumpte Regionen. Ionen werden in der Quelle Kammer arbeitet mit einem Druck von 10-5 Torr und enthält eine Entlastung Ionen-Quelle20und elektrostatische Ion Extraktion Platte hergestellt. Ionen sind durch Masse in einer Wiley-McLaren TOF-MS-21 getrennt (10−8 Torr ist der Druck in der TOF-Röhre). Ionen-Erkennung und sondieren erfolgt in den Erfassungsbereich (Druck von 10−9 Torr) enthält ein VMI Objektiv5 und ein geladenes Teilchen-Detektor. Die Hauptkomponenten des Gerätes sind schematisch in Abbildung 1 b dargestellt wo den schattige Bereich alle Elemente innerhalb des Vakuum-Systems darstellt. Gas ist die Entlastung durch die gepulste Düse zugeführt. Um die hohen Eingangsdruck zu versetzen, ist die Quelle-Kammer unter Vakuum mit einer Ölbasis Diffusionspumpe gepflegt. Die Entlastung Region ist in Abbildung 2aausführlicher dargestellt. Eine hohe Potentialdifferenz wird zwischen den Elektroden angewendet, von der Fläche der Düse durch eine Reihe von Teflon Abstandhalter isoliert sind. In der Tat wirkt das Teflon als Quelle der Fluoratome für die Ergebnisse später gezeigt.

Die Entladung erzeugt eine Mischung von Anionen, kationen und neutralen Spezies. Ionen-Extraktion Platte, Ion-Beschleunigung-Stack, mögliche Schalter und Microchannel Plate (MCP) Detektor (Abbildung 1 b) bilden die 2 m lange Wiley McLaren-TOF-MS.-Ionen werden durch die Anwendung der (negative) Spannungsimpuls an der Ionen-Extraktion Platte extrahiert und dann werden alle Ionen auf die gleiche kinetische Energie beschleunigt. Variation der Extraktion Puls Größenordnung konzentriert sich die Ankunftszeit in der VMI-Linse, während die Einzel-Linse der räumlichen Querschnitt der Ionenstrahl reduziert. Anionen sind neu referenziert auf eine mögliche Schalter22, das Timing von denen fungiert als eine Masse Diskriminator mit geschliffen. Anion-Auswahl erfolgt durch die Ankunft eines Impulses sichtbar/in der Nähe von UV-Photonen mit der Ankunftszeit des Anions in der VMI-Linse zu synchronisieren. Die Ionen-Trennung und Erkennung Regionen verwenden Öl frei Turbopumpen den bildgebenden Detektor zu schützen.

Anionen und Photonen interagieren, um Photoelektronen im gesamten Raumvolumen des Volumenkörpers Steinmetz, repräsentieren die Überlappung zwischen den Ionen und Laserstrahlen zu produzieren. Das VMI-Objektiv (Abb. 2 b) besteht aus drei offenen Elektroden, von denen soll sicherstellen, dass alle Photoelektronen den Detektor erreichen und die Dynamik Raum der Photoelektronen beibehalten wird. Um dies zu erreichen, sind verschiedene Spannungen auf die Extraktor und Repeller angewendet, so dass unabhängig von der räumlichen Ausgangspunkt, Elektronen mit der gleichen anfänglichen Geschwindigkeitsvektor an der gleichen Stelle auf den Detektor erkannt werden. Der Detektor besteht aus einer Reihe von Chevron abgestimmt MCPs, die als Elektron Multiplikatoren fungieren. Jeder Kanal hat einen Durchmesser in der Größenordnung von wenigen µm, Lokalisierung des Gewinns und die Erhaltung der ersten Aufprall-Position. Ein Phosphor-Bildschirm hinter der MCPs gibt die Position über den verstärkten Elektron Puls wie ein Blitz Licht, das mit einer Ladung gekoppelten Gerät (CCD) Kamera aufgezeichnet wird.

Zeitpunkt und Dauer der verschiedenen Spannungspulse erforderlich erfolgt über ein paar digitale Verzögerung Generatoren (DDG, Abbildung 3). Das ganze Experiment wird auf einen Schlag für Schlag-Basis mit einer Wiederholrate von 10 Hz wiederholt. Für jeden Schuss interagieren mehrere Ionen und Photonen produzieren ein paar Detection-Ereignisse pro Kamera Frame. Mehrere tausend Bilder sind in einem Bild angesammelt. Die Bildmitte stellt die Dynamik Raum Herkunft und daher der Abstand von der Mitte (R) ist proportional zur Geschwindigkeit eines Elektrons. Winkel θ (bezogen auf die Photon Polarisationsrichtung) gibt die Richtung der Geschwindigkeit eines Elektrons. Ein Bild enthält die Verteilung der Erkennung Event dichten. So kann es auch angezeigt werden, als Vertreter der Wahrscheinlichkeitsdichte für die Erkennung (zu einem bestimmten Zeitpunkt) eines Elektrons. Aufrufen der geborene Interpretation der Wellenfunktion (ψ) ein Bild darstellt | ψ | 2 für die Photoelektronen-23.

Die 3D Elektron Wahrscheinlichkeitsdichte ist zylindrisch symmetrisch über die Polarisation des elektrischen Vektors (εp) der Strahlung mit konsequente Verschlüsselung von Informationen. Rekonstruktion der ursprünglichen Verteilung wird mathematisch erreicht24,25,26,27. Die radiale Verteilung (der Elektronen) in der Rekonstruktion ist das Impuls (Geschwindigkeit) Domäne Photoelektronik Spektrum, das in der Energie-Domäne über Anwendung der entsprechenden Jacobi Transformation umgewandelt wird.

Das Anion Photoelektronik bildgebende Spektrometer (Abbildung 1) verwendet in diesen Experimenten ist ein Custom-Built Instrument28. Die Einstellungen in Tabelle 1 und Tabelle 2 für das Protokoll sind spezifisch für dieses Instrument für die Produktion von F− und Bildgebung der Photoelektronen Verteilung. Mehrere ähnliche Versionen des Designs dienen in verschiedenen Forschung Labors6,29,30,31,32,33,34 , 35 , 36 , 37 , 38 , 39 , 40 , 41 , 42, aber keine zwei Instrumente sind genau gleich. Geräteeinstellungen sind stark voneinander abhängig und sehr sensibel auf kleine Änderungen in den Bedingungen und Instrument Abmessungen.

Protocol

Hinweis: Ein allgemeine experimentelle Protokoll ist hier speziell für das WUSTL Instrument vorgestellt. Bestimmte Geräteeinstellungen für das F− Bild dargestellt in Abbildung 4a finden Sie in Tabelle 1-2. (1) Ion Generation Um Anionen zu generieren, gelten Sie eine Unterstützung Gas oder Gasgemisch (für F−, 40 Psig. O2) hinter der gepulsten Düse und betreiben Sie die Düse bei 10 Hz zu. <li…

Representative Results

Durch Centroiding43 die Daten auf die 640 × 480 Pixel CCD-Array der Kamera aufgezeichnet, ist eine Rasterauflösung von 6400 × 4800 möglich. Gewinnung von Spektren und eckige Distributionen beinhaltet jedoch Inverse Abel Transformation der Daten erfordert die Bildintensität relativ reibungslos zu variieren. Als Kompromiss ist die centroided Daten “Makulatur” durch Addition n × n Blöcke von Punkten. Ähnliche Behandlung ist auch notwendig für die Anzeige von …

Discussion

Zwei Faktoren sind besonders wichtig für den Erfolg des Protokolls beschrieben. Die beste mögliche Geschwindigkeit Zuordnung Bedingungen bestimmt werden müssen und mehr entscheidend ist, muss eine ausreichende und relativ Zeit invariante Ausbeute an die gewünschte Anion hergestellt werden. Bezüglich der VMI fokusschritten sollten Schritte 5.2 und 5.3 wiederholt werden, im Tandem mit Bildanalyse, die Bedingung zu bestimmen, die welche die schärfsten (engsten) Bild-Eigenschaften gibt. Fine-tuning der Elektrode Spannu…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dieses Material basiert auf Arbeit, unterstützt von der National Science Foundation unter CHE – 1566157

Materials

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. , (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., 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

Photoelectron ImagingAnionsElectron ScatteringMolecular SpectroscopyReaction DynamicsMolecular OrbitalsElectronic StructureVibrational Energy LevelsScattering ResonancesAuto-detachment ResonancesPulsed NozzleGas MixtureDischargeTime-of-flight Mass SpectrometryImaging ModeLaser TriggerRepeller And Extractor Electrodes
check_url/57989?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
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).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image