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英媒:欧洲X射线激光器即将启用 造价12亿欧元

发布:opticseditor    |    2017-09-03 09:20    阅读:245
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英媒称,研究人员很快就可以使用德国汉堡附近的欧洲自由电子激光装置(XFEL)观察运动的分子。


英国《自然》周刊网站8月29日报道,科学家将有一台新的高速摄像机制作运动分子的影片。这台造价12亿欧元(约合14亿美元)的XFEL将于9月在德国汉堡附近开始首批试验。

欧洲XFEL几百飞秒发射一次强大的X射线,时间非常短,就像闪光灯一样。它们能够捕获抖动分子瞬间静止的快照,而且波长小到足以提供原子级分辨率的照片。欧洲XFEL是全世界为数不多的这类X射线激光器中的一台,但值得夸耀的是它具有独特的速射功能:每秒可发射2.7万个脉冲,是第二名美国SLAC国家加速器实验室的直线加速器连贯光源(LCLS)的200多倍。LCLS造价4.2亿美元,建在加州门洛帕克。汉堡自由电子激光科学中心的生物化学家阿尔文·皮尔逊说:“它与地球上的其他任何东西都如此不同,以至于真的感觉像是进入了未知的领域。”

在汉堡附近的谢讷费尔德实验站的项目科学家阿德里安·曼库索说,通过欧洲XFEL,仅1秒钟内,科学家就能获得超过3000张高质量X射线照片,相比之下,其他设施只能获得100来张。美国威斯康星大学-密尔沃基的物理学家阿巴斯·乌尔玛兹德说:“有大量数据很重要,而欧洲的XFEL将提供海量数据。”欧洲的这台机器——由12个国家出资建造——将减轻美国和日本的几台旧机器的压力,它们被急于获得样本原子级照片的科学家严重超额预定了。韩国浦项的另一台XFEL今年6月对用户开放,而瑞士菲利根的一台XFEL定于2018年开始实验。

在欧洲的XFEL,电子束首先沿一条长1.7公里的隧道加速。随后磁铁把电子的路径弯成左右摆动的类似障碍滑雪的路径,这使电子在弯曲时发出高能X射线。明亮的X射线脉冲强度非常大,会摧毁击中的样本——但在这之前会有足够多的光子散射开来,揭示样本的原子结构。

在利用传统X射线源的结构测定实验中,分子必须要被压成晶体才能散射足够多的光子来推断它们的结构。但XFEL发射的X射线非常亮,以至于研究人员可以从只有几纳米大小的晶体、甚至可以从非晶态分子团获得衍射图谱。这意味着XFEL能够研究难以晶化的蛋白质。研究人员还可以通过拍摄同一系统在不同时间点的不同快照来制作酶、病毒和催化剂在运动中的影片。

来源:参考消息网

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