An Imaging Mass Spectrometer with Ultrashort Laser Pulses as its Ionization Source

Abstract

We have built an imaging mass spectrometer adapted for ultrashort laser pulses as its ionization technique, as an alternative to other imaging techniques. Before my arrival, the mass spectrometer has only been subject to preliminary tests on noble gases. Since then, we’ve made some modifications to the system in order to properly analyze solids. This thesis shows how we obtain our ultrashort laser pulses, the inner workings of our homemade imaging mass spectrometer, and the results that we’ve obtained with it so far. We tested two modes of operation concerning the extraction of the ions from the system into the mass analyzer: continuous and pulsed. We discuss the advantages and disadvantages of each configuration. We also display preliminary imaging results with our imaging technique of a simple WO3 and ITO structure. We conclude by comparing the resolution of this image to the different techniques in imaging mass spectrometry, how we can further improve our mass spectrometer, and the future use of this machine. Nous avons construit un spectromètre de masse adapté pour les pulses de laser très courts comme technique d’ionisation, pour acquisition des images d’un échantillon. Avant je suis arrivé, le spectromètre de masse avait seulement été utilisé pour des tests préliminaires de gaz nobles. Depuis ce moment, nous avons modifié le système pour analyser les solides. Cette thèse démontre comment on obtient nos pulses de laser très courts, comment notre spectromètre fait maison fonctionne et les résultats nous avons obtenus jusqu’à présent. Nous avons testé deux configurations différentes au sujet de l’extraction des ions du système : constant et pulsé. Nous discutons aussi les avantages et désavantages de chaque mode d’opération. Nous démontrons aussi des images préliminaires d’un substrat mixte de WO3 et ITO. Nous concluons par comparer la résolution des images aux autres techniques de collection d’images, comment nous pouvons améliorer notre spectromètre de masse et les plans pour la machine dans le futur.