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同步加速器
辐射
国际标准编号:1600-5775

2017年1月发布

包括在第九届生物晶体样品X射线辐射损伤国际研讨会上提交的论文

2016年3月9日至11日,瑞典隆德

突出显示的插图

封面插图:(由Charles S.Bury设计)左上角:葡萄糖异构酶(GI)SAXS实验1D散射曲线成对比较结果的热图。蓝色表示框架在统计上表现出较强的成对相似性,而海绿色表示较弱的成对类似性。区域A显示了一组具有传递性成对相似性的帧,这些帧是在低剂量实验开始时拍摄的。区域B显示了一大簇帧,这些帧也表现出传递性成对相似性,但这些帧是在样本接受更高剂量时生成的(参见Brooks-Bartlett等。,第63–72页). 右上角:A–使用第1帧到第11帧生成的SAXS包络(左图中的区域A),显示GI的预期球状形状(MW=173.85 kDa)。B–使用第63帧至第73帧生成的SAXS包络(左图中的高剂量区域B)。包络线没有显示出预期的形状,对应的分子量要小得多(MW=173.85 kDa)。据预测,造成这种情况的损坏现象是碎片。底部:尿苷的结构,MX和SAXS实验的新型清除剂,以及室温下溶菌酶的分子结构。在室温下的MX实验中,尿苷使溶菌酶的临界剂量增加了70%,在40 m的SAXS实验中显示出清除能力M(M)浓度(见Crosas等。,页第53–62页).

设施信息


辐射损伤


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尽管在超过15年的研究中取得了重大进展,但结构生物学家仍在努力解决X射线衍射实验期间产生的辐射化学导致大分子晶体遭受辐射损伤的问题。在本卷的八篇论文中,我们进一步深入了解了这些效应以及在衍射和SAXS实验中使用的可能的缓解策略。

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本文报道了一项系统的大分子晶体学研究,该研究观察到酪氨酸–OH基团周围的电子密度损失随100K剂量的变化。结论是,可能的解释是芳香环无序,而不是–OH裂解;后一种机制的出现是辐射损伤文献中长期存在的一种误解,辐射化学中的任何观察都不支持这种误解。

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基于有符号异常差集分布的统计被评估为一种可能的度量,用于确定在S-SAD定相过程中包含来自逐渐受损晶体的额外数据将降低定相成功概率的点。

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通过汞结合荧光素再生酶的反常信号和单波长反常衍射相位确定了剂量限制串行同步旋转晶体学的最佳实践。与没有旋转的样品相比,旋转样品可以用更少的衍射图像进行准确的数据采集,并且可以观察到高达3.4 MGy的分辨率增加和异常信号,即使累积剂量为1.1 MGy后发生了特定损伤。

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在单晶X射线衍射实验中,将螺旋扫描与标准旋转方法进行了比较,在某些情况下,螺旋扫描方法提高了衍射数据和电子密度图的质量。

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显示了尿苷在室温下对小角度X射线散射和大分子晶体学实验的辐射损伤保护性能。尿苷的清除作用与最常用的清除剂相似或更显著。

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利用SAXS实验数据进行辐射损伤分析,可以定量比较各种添加剂辐射防护化合物的功效。相关扩展放射性-3D并提出了创建一个新的可视化库来支持这项研究。


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布拉格相干衍射成像和倒数空间映射结果的结合表明,微晶体的整体辐射损伤行为与宏观晶体不同。

研究论文


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基于Graeff–Bonse四Bragg反射干涉仪,通过安装12.5°斜率,设计了XFEL脉冲分裂延迟单元(SDU)原型,并用同步辐射X射线进行了评估。演示了当前SDU在0 fs范围内精确延迟时间的可调性。

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采用激光烧蚀技术制作了设计新颖的一维单晶金刚石折射透镜。使用X射线聚焦模式、Talbot干涉法、X射线照相术和X射线地形图对其进行测试。

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澳大利亚同步加速器成像和医疗光束线的综合模型已经开发出来,并通过各种实验测量进行了验证,其通用性、可靠性和鲁棒性得到了证明。这些结果在X射线成像、断层扫描、放射治疗和剂量学中具有特别重要的意义。

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采用两级可变形Kirkpatrick–Baez反射镜系统产生的变迹X射线照明来提高扫描X射线荧光显微镜的图像质量。还证明了切趾X射线照明能够在非扫描模式下通过相干X射线衍射成像对非孤立物体进行成像。

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报道了一种用于同步加速器和X射线自由电子激光设备波前计量测量的X射线光栅干涉测量装置和示例测量。

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Pohang光源II开发了一个束团测量系统,由四通道按钮拾音器、20GHz采样示波器和800MHz低通数字滤波器组成。

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提出了一种多层准直平面颗粒单色器(cPGM),其效率比传统的cPGM高一个数量级,适用于较宽的X射线范围。通过使用较大的闪耀角并在高衍射阶数下工作,提高光子通量也可以提高分辨率。

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从理论上导出了不同实际测量条件下电子自旋极化的实验不确定度。在数值模拟的支持下,这些结果定义了新的数学工具,用于在存在源强度波动的情况下处理自旋极化测量的正确统计数据,并应用于各种最先进设备的特性。

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发现动态采样的监督学习方法能够重建蛋白质晶体位置,显著减少样品的总X射线照射量和晶体内部的照射量。


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提出了在全内部层析成像中对欠约束数据集进行迭代重建的有效策略。

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提出了一种用于X射线计算机断层扫描的平场校正方法,该方法使用正弦图的边缘(不被样本遮蔽)来调整最适合的平场组合。



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多模化学层析成像是一种必须处理各种大(>100GB)数据集的技术。在此,提出了一种使用基于Python的大数据解决方案分析此类数据的新方法。

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提出了一种基于已知区域的局部层析成像中减少杯突效应的方法。

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空间分辨信号采集大大提高了非共振非弹性X射线散射实验的数据质量。这项新技术通过呈现来自O的数据来证明K(K)-和SiL(左)2,3-SiO边缘2高压下的α-石英。

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使用X射线拉曼散射光谱可以记录高质量数据的压力范围存在局限性。为了克服这些问题,已经开发出了厚度小于500µm的微型金刚石砧,该砧可以通过大开口维持70 GPa的压力,从而实现高角度和低角度散射几何形状。在ESRF的束线ID20上,在硅上收集了前所未有的质量数据L(左)-边缘和氧气K(K)-SiO边缘2达到47 GPa。

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全反射X射线荧光信号的角度分布可以表示沉积在表面上的粒子高度分布。这种高度分布可以通过拟合代表颗粒的理论浓度分布来推导。

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多层堆叠的研究(例如薄膜太阳能电池)需要对入射和激励X射线束强度的依赖深度衰减以及空间厚度变化进行彻底的解释,以实现数据的准确解释。提出了一种程序,该程序允许通过校正多重效应来评估高空间分辨率成像中的化学计量成分变化。

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对RIXS测量与XAS相比何时带来额外信息进行了调查。使用两个模型分析RIXS数据:激子模型和连续模型,分别描述四极和偶极激发。

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为了研究生物化学体系的复杂电子构型,提出了一种新的实验装置,用于软X射线区固体和液体样品的共振非弹性X射线散射研究。该仪器的独特之处在于它的高度灵活性,以及最佳的能量分辨率和能量范围比。

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为了寻找一种理想的同步辐射诱导成像方法来研究骨组织中微量元素的分布,利用共聚焦显微X射线荧光扫描系统和全场彩色X射线相机装置进行了实验。

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根据康普顿运动学以及入射电子束和激光束的特性,建立了康普顿源角通量和光谱通量的解析公式。这些解析表达式使我们能够轻松准确地计算给定角度接受度和给定能量带宽下的X射线通量。

光束线


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基于低发射度源PETRA III的P13大分子晶体学光束线能够在宽波长范围(0.7-3.1º)上对大分子晶体进行X射线衍射实验。光束具有可变的焦点尺寸和较小的发散角,能够在微米大小的晶体上进行数据采集。

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描述了SXRMB的微探针站。使用一组柯克帕特里克–贝兹反射镜将光束聚焦到10µm×10µm的光斑。光束线涵盖1.7–10keV的光子能量范围,并针对几个不易接近的元素(如Si、P和S)进行了优化。



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光电发射和原子分辨率实验室是瑞士光源的一个新的软X射线束线,用于使用光电子衍射和扫描隧道显微镜研究表面结构。

计算机程序


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报道了一个基于Labview的开放源代码程序,该程序使用进化算法进行自动在线束线优化。

当前事件


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