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同步加速器
辐射
国际标准编号:1600-5775

2019年7月发行

包括在第十届生物晶体样品X射线辐射损伤国际研讨会上发表的论文

布鲁克海文国家实验室,美国纽约州厄普顿,2018年9月13日至14日

突出显示的插图

封面插图:第十届生物样品X射线辐射损伤国际研讨会与会者合影(由布鲁克海文国家实验室提供)。本期同步辐射杂志包含九篇论文,涵盖了大分子晶体学和小角度X射线散射实验中辐射损伤的各个方面。研讨会上介绍和/或讨论了其中报告的大部分研究。Garman&Weik介绍了专题论文,第907–911页.

设施信息


辐射损伤


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随着近几年来大分子晶体学束线的不断发展,提供了越来越高的X射线通量密度,了解辐射损伤对最终结构的影响变得更加重要。本期的九篇论文涵盖了与这种损伤表现的物理和化学相关的一系列方面,如在晶体、溶液和组织样品上的大分子晶体学和小角度X射线散射中观察到的。

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研究了利用高能X射线对辐射敏感金属酶的大分子晶体学的影响。结合可见吸收光谱数据对所得结构进行了评估。在10至30 keV范围内,未发现辐射损伤的明显能量依赖性。

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通过分析衍射效率作为晶体尺寸和光束能量的函数,探索了在大分子晶体学中使用更高X射线能量的潜力。计算首次包括探测器响应,通过增加入射光束能量,微晶衍射效率得到了提高,在26keV时出现了“甜点”。

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一项关于金属酶的研究表明,随着剂量和活性位点残基的特定变化,金属酶对整体损伤指标具有线性影响。金属运动发生了,但它是由单元-细胞膨胀驱动的,而不是由金属部位的直接辐射化学效应驱动的。

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导致X射线晶体学数据结构退化的辐射诱导中间产物和预期最终产物是什么?

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位点特异性X射线触发光氧化结合温控晶体学可以为揭示半胱氨酸依赖酶的大分子功能的结构机制提供强有力的手段。

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对转化生长因子β-1(TGFβ-1)与潜在相关肽复合物的低剂量辐射暴露溶液中的结构研究表明,所研究的X射线辐射不足以完全驱动TGFβ-1的解离和活化,而先前公认的损伤途径表现为蛋白质聚集。这项研究表明,为理解和减轻辐射损伤而开发的知识可以帮助理解治疗剂量下的系统。

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使用微聚焦或纳米聚焦X射线束对软组织进行高剂量要求的实验需要仔细评估耐受剂量。蒙特卡罗模拟可以补充有害剂量效应的实验证据,为实验者制定未来实验的最大剂量效率规划提供额外指导。

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通过红宝石晶体X射线诱导荧光的温度依赖性位移,可以量化微晶的X射线诱导加热。

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报道了一项在100 K下对DNA 16聚体晶体进行的辐射损伤研究,确定了特定损伤的部位,并得出结论,与大多数蛋白质相比,DNA对整体损伤和特定损伤的辐射敏感性略低。

研究论文


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介绍了在欧洲XFEL软X射线束线SASE3上用于光子能量和偏振的无创射射诊断的角分辨光电子能谱仪的调试和首次运行。

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这个克萨利布开发了用于校准强X射线自由电子激光束焦点处空间注量分布的工具包。该方法基于一个自动优化程序,该程序将实验电荷态分布与第一性原理计算进行比较。


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欧洲XFEL的K单色仪系统设计用于调试和调整SASE波荡器。描述了波荡器测量的方法,以及间隙和垂直偏移测量的首次结果。

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介绍了欧洲XFEL X射线气体监测仪的安装、调试和操作。这些监测器测量非侵入性单次脉冲能量和平均光束位置。

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本文提出了一种用于研究自由电子激光源超快动力学的紧凑硬X射线分裂延迟线。该装置能够将单个X射线脉冲分裂为两个部分,延迟时间为−5至815 ps,分辨率为飞秒,在7至16 keV的宽能量范围内连续工作。

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制定了一种新颖的设计方案,以实现具有较大源尺寸的宽带X射线光谱仪的极高分辨率,实现经向预凸镜以大幅提高分辨率,同时保持整个系统的最小固有光学像差,以便在整个光谱范围内在检测器域投射一个像样的平场。



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提出了一种在更紧凑的波动光束线中增强自增强自发发射(SASE)自由电子激光器(FEL)相干性的简单方案。该方法只需要在自由电子激光设备的波荡器模块之间容易安装的小弯角。数值模拟表明,相对于标准SASE情况,光谱带宽可以提高10倍,饱和长度可以减少至少20%。

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自由电子激光器(FEL)的绝对光子脉冲能量和光束位置的表征对于许多用户实验以及机器操作员来说都是至关重要的。这里描述的是一种X射线气体监测仪,它是在真空紫外线到硬X射线的宽光谱范围内进行自由电子激光光子诊断的合适工具。

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基于金刚石尾迹单色仪的硬X射线自注入已经在PAL-XFEL调试,使用各种束团电荷和晶体。自播种和低电子能量抖动的性能(~10−4)进行了讨论。

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欧洲XFEL需要高精度的长超平面X射线镜,用于每个光束线的光束偏移和分配系统;预计至少有一个镜子具有弯曲能力。这里描述了安装前后的校准程序,重点是差异、可能的解释和改进。

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这里直接比较了各种X射线波前传感方法,并将其应用于X射线自由电子激光器的光学对准和聚焦特性。使用和不使用校正相位板的波前测量差异与其设计一致,在λ/20以内,从而可以在方法之间进行直接定量比较。




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用射频等离子体清洗技术对碳污染的同步辐射镜进行了清洗。通过拉曼光谱、软X射线反射率和原子力显微镜测量对清洗后的镜子进行了表征。

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一种新型高质量、高数值孔径的定制宏观光学器件在TOMCAT常规中进行了10-20Hz的高分辨率层析成像研究。宏观显微镜的性能特点是,与以前内部可用的高空间和高时间分辨率设备相比,它的性能优越:新的宏观显微镜效率提高了4到8倍,空间分辨率提高了6倍。

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使用X射线波导,测量了NanoMAX Kirkpatrick–Baez反射镜系统的焦斑尺寸和相干特性。

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提出了一个简单的分析方程,该方程预测了闪耀光栅的衍射效率,与更严格的计算结果吻合得很好。随着反射率和几何因素的分离,这使得光栅性能得以优化,一般来说,不必明确考虑闪耀角。

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一个变量C类ff(关闭)介绍了一种变夹角变线间距平面颗粒单色仪的优化方法。通过采用此方法C类ff(关闭)值可以在单色器中任意选择。

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通过包含面内波矢分布,建立了通过同步辐射束线的相互光强传播。

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提出了一种用于X射线聚焦和显微镜检查的新型超紧凑型转移器。该装置可以通过独立地逐个移动单个抛物线X射线折射透镜来改变单聚焦和二维聚焦复合折射透镜的数量,从而为广泛的应用提供永久能量和焦距可调性。

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电子束位置和角度监测系统ps-BPM已被证明能够测量同步辐射源束线中单个位置的电子源位置和角度。该系统现在可以同时测量源的大小和发散。

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报道了为证明单晶镝(Dy)的磁性能以提高波荡器性能而进行的实验结果。


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报道了一种具有成本效益的纺丝毛细管池的设计、建造和调试就地压力高达数百巴的粉末X射线衍射。现场用Rietveld方法对记录数据进行了定量分析。

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在金刚石压砧室中的极端压力下,EXAFS测量的质量受到实验限制(例如样品和X射线几何形状)的阻碍,但最显著的是,由于压砧室内的单轴性质而产生的非静水压应力的影响,尤其是在向高压相的一阶转变过程中。通过雇用CO2直接加热陶瓷材料(SnO)样品的激光(10.6µm)照明2),有可能生成纯退火到高压阶段的高质量EXAFS数据,并执行严格的无序分析,这只有通过该技术实现的应力释放状态才可能实现。


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采用近边X射线吸收精细结构光谱法研究了在真空条件下不同温度下热沉积在硅衬底上的多晶Zn-酞菁层。通过极化相关C1的评估π*跃迁-测定了与温度相关的结晶分数。已经计算了相对于衬底表面的与温度无关的共享倾斜角度。


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X射线吸收光谱可以在样品中诱导Fe(III)的大量光还原,从而产生实验文物。这里提供了保持铁形态的合适条件,以将束流损伤程度降至最低。

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BaCe公司x个1–x个O(运行)不同铈含量的钙钛矿(x个=0.02–0.20),并利用传统的Rietveld方法和配对分布函数对不同粒径的颗粒在平均和局部结构上进行了深入研究。铁电性能的变化及其因粒径减小而导致的退化已被证明在很大程度上是由局部结构畸变引起的。

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当水在铂薄膜的氧化表面凝结时,单色软X射线光子束在氧化表面产生的束损伤会加速。

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利用同步加速器小角度X射线散射方法观察了磁场诱导的磁性纳米颗粒重排。

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K(K)-提出了锌矿物样品和有机化合物的边缘XANES参考标准。

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同步辐射的核前向散射可以识别材料中超精细相互作用的不均匀性。不均匀性可能会导致旋转不变性的破坏,在两种不同的几何布局下测量的时间谱的差异。

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多式联运就地纳米聚焦X射线显微镜方法被证明并应用于工作的多晶薄膜太阳能电池,通过一次测量揭示了化学、结构和电子异质性。


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本研究的目的是使用非凸迭代CT重建算法减少辐射剂量,同时保持在线X射线相控计算机断层扫描(IL-PCCT)图像的高质量。所提出的方法有可能促进IL-PCCT在临床和生物医学成像中的更广泛应用。

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详细介绍了在Elettra临床实施相控乳腺CT的主要步骤,包括软件、硬件和协议升级。成像结果以及与传统X射线乳腺摄影术和组织学的比较表明,基于同步电子辐射的乳腺计算机断层摄影术能够以临床可接受的剂量提供无与伦比的乳腺形态三维视图。

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肝硬化样本用碘染色,以使X射线相控计算机断层扫描(PCCT)在纤维组织成像中产生比未染色样本更高的对比度。重要的肝硬化特征,通过PCCT检测、鉴别和定量纤维带、小结节。同时重建并显示了肝硬化肝纤维组织和微血管的三维结构。

短通信


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提出了一种采用深度学习的全自动晶体定心系统。利用该系统,还开发了一条全自动晶体结构测定管道。

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As的计算K(K)-钙的边缘吸收光谱0.85洛杉矶0.15铁砷2图中显示了As,其中As可能来自Fe–As平面或平面之间的砷–As链。As中的差异K(K)-链或平面的边缘吸收特征可能有助于As掺杂位点的识别。

光束线


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介绍了安装在同步加速器SOLEIL SIRIUS光束线上的FORTE高真空多用途衍射仪。这一新的终端站使用户能够在体积材料和表面/界面上进行X射线衍射(XRD)、XAS和DAFS实验,覆盖较大的往复空间体积。

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