2.1. 光束线光学

BL2S1的光子源是5T超导弯曲磁体。源的同步辐射(0.33毫米；0.18毫拉德；，0.046毫米；0.011毫拉德；x，水平；年，垂直）在光束线前端水平分割，其中2.0 mrad提供给2S1分支。第一个200µm厚的铍窗口将存储环真空与束线真空分离，并起到高通滤波器的作用。光束线组件的布局和BL2S1的光学对准如图1所示，光束线参数汇总在表1中光束线光学元件包括一个垂直聚焦的弯板镜（VFM，水冷）和一个非对称切割的弯曲单晶单色器（ACCM，无冷却），用于单色化和水平聚焦光束。历史上，许多蛋白质晶体学光束线都使用这种单色器来实现聚焦单色光束（Lemonnier等。, 1978). 使用单晶单色仪，光束方向随波长变化。然而，这种类型的束线设计可以在较小环的单个弯曲磁铁段上构建多个分支束线。因此，它在第二代同步加速器设施中很受欢迎（Helliwell，2006)，与当前的第三代低发射度存储环相比相对紧凑。在日本，BL2S1类似于Photon Factory（Satow）的前BL6A等。, 1989).

图1 BL2S1的布局。(一)梁线图纸，以及(b条)各种光学组件的布局示意图。

VFM有一个镀铂的1m长反射面，安装在距离光源9.45m处，大约2:1聚焦位置。VFM也用作低通滤波器。当扫掠角度为4.0 mrad时，它会减少通量光谱范围高于21keV，可能会以高次谐波的形式通过单晶单色仪。

ACCM安装在距离光源12.57 m的实验箱内，ACCM到样品位置的距离为1.26 m。另一个200µm厚的铍窗将光束线的高真空与常压下充满氦气的ACCM室隔开。为了使用圆柱形弯曲的20cm长ACCM晶体的中心部分，通过VFM前的狭缝将水平光束发散度降低到1.2mrad。使用几个具有不同不对称角的三角形Ge（111）和（220）晶体，在不增加光束发散度的情况下，实现AichiSR储存环的水平扩展同步辐射X射线束在样品位置上的最佳10:1聚焦。现有单色器晶体及其不对称角度如表2所示。为了在设计波长下实现10:1的光束去放大率，必须以特定的不对称角度切割每个晶体。目前，BL2S1的标准单色器晶体是非对称角为7.61°的Ge（111），因为大多数蛋白质晶体学用户使用的X射线接近1.0º（12.4keV）。虽然晶体的最佳波长为1.05？（11.8 keV），但晶体的波长为1.12？（11.07 keV）K-吸收边，以避免X射线对锗的吸收。其独特的聚焦轮廓如图2所示，其中光束被水平压缩到与垂直范围相同的尺寸如果在理论最佳波长附近使用ACCM，其他单色器晶体的聚焦轮廓也类似。当大量改变X射线波长时，需要手动更换单色器晶体；这是设施工作人员的半天工作，包括光学校准。我们不使用旋转倾斜聚焦单色仪技术，该技术能够在宽波长范围内同时调谐晶体的不对称因子和曲率半径（Watanabe等。, 1999)，因为获得足够大的锗晶体是不切实际的。因此，如果用户想在某些情况下使用X射线，就有必要制作一种具有特定不对称角度的单色仪晶体吸收边缘具有良好的能量分辨率。然而，我们认为现在很少要求这样做，因为使用远离吸收边的X射线波长的单波长异常衍射（SAD）方法逐渐比多波长异常衍射方法更受欢迎。

图2 在没有针孔准直器的情况下，样品位置处1.12º光束的典型聚焦轮廓。此图像是使用Remote RadEye1探测器（加拿大Teledyne DALSA）获得的。探测器的像素尺寸为48µm。

VFM折弯机和其他光束线组件，如光束遮板、狭缝和真空系统，由日本富山制造，镜子由英国Crystal Scientific提供。ACCM系统由日本Kohzu制造，单色器晶体由日本Sarton Works提供。

2.2. 实验站

BL2S1的衍射仪设置在2θ舞台，围绕中心旋转θACCM轴（图3). 该系统由一个单轴测角仪（日本Kohzu）、一个低温样品冷却器（日本Rigaku）和一个Quantum 315r CCD探测器（美国ADSC）组成。使用旋转气缸的自主开发的气动快门装置连接到低温流喷嘴上，用于样品晶体的闪蒸冷却和退火（Giraud等。, 2009). 单轴测角仪由电动高精度测角仪组成ω-分辨率为5×10的轴⁻⁵每步度数和电动xyz公司阶段。测角仪的混淆范围小于5µm。我们没有用于晶体安装/拆卸的机器人系统，但标准冷冻针上的晶体样品可以很容易地手动安装在测角仪旋转轴上的磁头上。使用同轴CMOS显微镜沿X射线束观察样品晶体，晶体以xyz公司角度计的阶段对普通用户来说很简单。如图4所示和5衍射仪的准直系统使用两种类型的针孔准直器。一种是用于标准低温测量，另一种是使用金刚石压砧细胞（DAC）进行高压蛋白质结晶学（Girard等。, 2007). 前者由三个不同针孔尺寸的准直器组成，每个准直器都有一个前向散射防护罩（图5一)根据美国先进光子源光束线23-ID-B和D开发的小型光束准直器（Fischetti等。, 2009). 对于DAC实验来说，后者只是磁盘上的三个针孔，没有前向散射防护。这使得在测角仪上安装笨重的DAC成为可能。标准Merrill–Bassett型DAC（Merrill&Bassett，1974)距离旋转中心的半径小于20mm，可在不干扰准直器的情况下使用，当光束停止装置向后放置20mm时，光束停止（图4和5b条). 没有前向散射防护装置不会造成问题。DAC本身可以中断针孔边缘的正向散射。两种准直器类型的三个针孔的直径相同。这三种尺寸分别为0.1、0.15和0.2毫米，用户可以选择其中一种最适合自己的晶体尺寸。

图3 BL2S1衍射仪的照片，显示了单轴测角仪、CCD探测器和低温样品冷却器。单色器室也可以在左侧看到。

图4 衍射仪针孔准直器系统图。右下框中显示了一组针孔的放大视图，其中没有用于DAC实验的前向散射防护装置。

图5 衍射仪针孔准直器系统的照片(一)使用标准低温针进行低温测量和(b条)使用DAC进行高压实验。

衍射数据是使用安装在线性平台上的Quantum 315r探测器收集的，允许样本到探测器的距离在90到342 mm之间。我们还有一个像素阵列探测器Pilatus 1M（瑞士Dectris），但我们目前将其用作Quantum 35r的备份。其中一个原因是，我们的化学晶体学用户更喜欢Quantum 315r的更大有效面积。在探测器边缘，最大2θQuantum 315r和Pilatus 1M接受的角度分别为60°和45°。另一个原因与AichiSR的注射方法有关。AichiSR以300 mA的自上而下注入模式运行。由于注入凸块覆盖BL2S1，因此在注入的准确时刻，样品位置的聚焦X射线束会暂时丢失，并且需要大约7 ms才能返回正常轨道。如果我们使用1.0的长时间曝光，则不会产生明显的影响s每帧或更多。然而，如果我们使用曝光时间较短的Pilatus 1M，例如0.1s，以便使用其有益的特征，我们发现衍射图像的强度的缩放明显受到1Hz的注入的影响。

光束线BL2S1也可用于高压蛋白质晶体学。使用DAC可以获得更短波长的衍射图像集合，通常为0.75º，ACCM为Ge（220）。实验柜旁边有一个使用红宝石荧光位移的辅助压力测量装置（日本Sigma Koki）。

2.3。控制系统

光束线组件和衍射仪使用STARS系统进行控制，STARS系统是一个运行的客户机/服务器光束线控制系统通过TCP/IP（Kosuge等。, 2009). 用于远程控制光束线组件，如VFM、ACCM和狭缝，STARS客户端软件，后勤指挥2是内部开发的，在Windows PC上使用。用户界面的自定义版本，用户界面由光子工厂（Gaponov）的高分子晶体学小组开发等。, 2004)，用于控制衍射仪和探测器。这使得在光子工厂有使用光束线经验的用户能够轻松操作BL2S1衍射仪。

蛋白质晶体仪使用的标准数据处理软件，例如XDS公司（卡布施，2010年),iMosflm公司（巴蒂等。, 2011)和CCP4型套房（Winn等。, 2011)，可在光束线的专用Linux台式PC上使用。