世界目前强X射线激光仪将,欧洲将启用全球最大

据《自然》杂志官网8月29日报道,欧洲12个国家共同出资14亿美元建造的目前世界最强X射线自由电子激光仪,即将在9月开展首批实验。该激光仪每秒能发射2.7万束X射线脉冲,发射速度是现有最强激光仪的200多倍。

中国化工仪器网 技术前沿】新消息显示,欧洲12个国家共同出资14亿美元建造的目前世界强X射线自由电子激光仪,即将在9月开展首批实验。该激光仪每秒能发射2.7万束X射线脉冲,发射速度是现有强激光仪的200多倍。 此前,全世界只有美国和日本拥有少数几台自由电子X射线激光仪,如保持现有快激光发射速度的美国国家加速器实验室的直线性连续加速器光源。研究样本原子级结构的科学家们需要排队等待,才能获得使用它的机会。即将投入使用的欧洲XFEL,以及韩国已在今年6月运行和瑞士即将在2018年启用的另两台X射线激光仪,将为科学家们提供更多选择。 通过对样本进行连拍获得数千张照片,科学家可以获得各种酶蛋白、催化剂甚至病毒的活动影像。比如,利用LCLS,科学家可以9纳米的分辨率为一种病毒制作3D影像,揭示其如何将遗传物质重组成基因组,从而掌握该病毒破坏细胞的分子过程。 在分子结构检测实验中,利用传统X射线光源往往需要将被检测分子制成较大的晶体结构,而XFEL产生的X射线足够强,晶体结构只需几个纳米即可,甚至能对非晶体形式的簇状分子进行结构检测。因此,对于难结晶的蛋白质分子,XFEL是研究其结构的佳工具。 这次即将投入使用的欧洲XFEL,共有3台独立的波动振荡器,这些振荡器能同步发射X射线激光,每秒钟可为样本拍出3000多张高质量X射线图片,而其他同类设备在同样时间内只能拍摄100张左右。因此,XFEL激光仪在从原子级别测量样本分子结构方面更具优势,将用来对单个分子进行衍射检测。欧洲自由电子激光科学中心生物化学家亚文·佩尔森认为,欧洲XFEL激光仪将带领结构科学家们探索全新的未知领域。 编辑点评 目前,全世界只有美国和日本拥有少数几台自由电子X射线激光仪,远远不能满足科学家的研究工作需求。这次即将投入使用的欧洲XFEL,能够每秒钟可为样本拍出3000多张高质量X射线图片,相比其他同类设备,具有明显优势。该设备投入使用将帮助科学家探索全新领域,有助于科研工作进展。 (原标题:世界目前强X射线激光仪将“上岗” 1秒钟能连拍3000多张分子结构图)

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欧洲将启用全球最大X射线激光器 开辟全新研究领域 有助突破知识界限

此前,全世界只有美国和日本拥有少数几台自由电子X射线激光仪,如保持现有最快激光发射速度的美国国家加速器实验室的直线性连续加速器光源。研究样本原子级结构的科学家们需要排队等待,才能获得使用它的机会。即将投入使用的欧洲XFEL,以及韩国已在今年6月运行和瑞士即将在2018年启用的另两台X射线激光仪,将为科学家们提供更多选择。

研究人员很快就能在德国汉堡附近使用欧洲X射线自由电子激光器观察分子的活动。图片来源:HeinerMüller-Elsner

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通过对样本进行连拍获得数千张照片,科学家可以获得各种酶蛋白、催化剂甚至病毒的活动影像。比如,利用LCLS,科学家可以9纳米的分辨率为一种病毒制作3D影像,揭示其如何将遗传物质重组成基因组,从而掌握该病毒破坏细胞的分子过程。

为运动的分子拍摄电影的科学家有了一部新的高速摄影机。斥资12.2亿欧元的欧洲X射线自由电子激光装置将于9月中旬在德国汉堡附近进行第一次实验。科学家认为,作为世界上最大的X射线激光设施,该装置的成功研发,开辟了全新的研究领域,有助于突破当前的科学知识界限。

研究人员很快就能在德国汉堡附近使用欧洲X射线自由电子激光器观察分子的活动。

在分子结构检测实验中,利用传统X射线光源往往需要将被检测分子制成较大的晶体结构,而XFEL产生的X射线足够强,晶体结构只需几个纳米即可,甚至能对非晶体形式的簇状分子进行结构检测。因此,对于难结晶的蛋白质分子,XFEL是研究其结构的最佳工具。

欧洲XFEL能够在几百飞秒内发射出强大的X射线——就像闪光灯一样,它们可以捕捉到神经分子的快照,而且波长小到足以在原子分辨率上生成图片。

图片来源:Heiner Müller-Elsner

这次即将投入使用的欧洲XFEL,共有3台独立的波动振荡器,这些振荡器能同步发射X射线激光,每秒钟可为样本拍出3000多张高质量X射线图片,而其他同类设备在同样时间内只能拍摄100张左右。因此,XFEL激光仪在从原子级别测量样本分子结构方面更具优势,将用来对单个分子进行衍射检测。欧洲自由电子激光科学中心生物化学家亚文·佩尔森认为,欧洲XFEL激光仪将带领结构科学家们探索全新的未知领域。

这部位于汉堡的机器是全世界数台X射线激光设施中的一个,但它拥有一个独特的速射特性:每秒可发射多达27000个脉冲,且发射速度超过排名第二的X射线激光设施——价值4.2亿美元的位于美国加利福尼亚州门洛帕克SLAC国家加速器实验室的直线性连续减速器光源的200倍,同时其亮度比传统的同步加速器光源亮度高出10亿倍。

本报讯 为运动的分子拍摄电影的科学家有了一部新的高速摄影机。斥资12.2亿欧元的欧洲X射线自由电子激光装置将于9月中旬在德国汉堡附近进行第一次实验。科学家认为,作为世界上最大的X射线激光设施,该装置的成功研发,开辟了全新的研究领域,有助于突破当前的科学知识界限。

“它是一个与地球上其他任何东西都不同的家伙,这感觉就像进入了一个未知领域。”汉堡自由电子激光科学中心生物化学家ArwenPearson说。

欧洲XFEL能够在几百飞秒内发射出强大的X射线——就像闪光灯一样,它们可以捕捉到神经分子的快照,而且波长小到足以在原子分辨率上生成图片。

位于汉堡附近的舍内费尔德欧洲XFEL实验站项目科学家AdrianMancuso表示,在1秒钟内,科学家应该能够收集到超过3000张高质量的X射线图像,相比之下,其他的设施则是100张左右。威斯康星大学密尔沃基分校物理学家AbbasOurmazd说:“拥有大量的数据很重要,欧洲的XFEL将会用卡车装载这些数据。”

世界目前强X射线激光仪将,欧洲将启用全球最大X射线激光器。这部位于汉堡的机器是全世界数台X射线激光设施中的一个,但它拥有一个独特的速射特性:每秒可发射多达27000个脉冲,且发射速度超过排名第二的X射线激光设施——价值4.2亿美元的位于美国加利福尼亚州门洛帕克SLAC国家加速器实验室的直线性连续减速器光源的200倍,同时其亮度比传统的同步加速器光源亮度高出10亿倍。

这台欧洲机器应该能够减轻目前美国和日本老旧的XFEL所面临的压力,这是因为科学家急切地想要捕获其样本的原子尺度图像。另一台XFEL已于今年6月在韩国浦项市向用户开放,而瑞士维尔利根的一台机器将于2018年开始试验。

“它是一个与地球上其他任何东西都不同的家伙,这感觉就像进入了一个未知领域。”汉堡自由电子激光科学中心生物化学家Arwen Pearson说。

在汉堡的XFEL中,一束电子在一个长达1.7公里的隧道中首先被加速。随后,磁铁将电子的路径弯曲成摆动的轨道,导致它们在曲线上发出一束高能量X射线。明亮的X射线脉冲是如此强烈,以至于它们能够破坏所撞击的样本,然而在此之前,足够多的被散射的光子已经能够揭示样品的原子结构。

位于汉堡附近的舍内费尔德欧洲XFEL实验站项目科学家Adrian Mancuso表示,在1秒钟内,科学家应该能够收集到超过3000张高质量的X射线图像,相比之下,其他的设施则是100张左右。威斯康星大学密尔沃基分校物理学家Abbas Ourmazd说:“拥有大量的数据很重要,欧洲的XFEL将会用卡车装载这些数据。”

在使用传统X射线源的结构测定实验中,分子必须被装入晶体中以散射足够的光子从而推断其结构。但是,来自XFEL的X射线是如此明亮,以至于研究人员可以从几纳米大小的晶体中收集衍射图案,甚至可以从非晶体的分子簇中收集这些图案。这意味着XFEL可以研究难以结晶的蛋白质。

这台欧洲机器应该能够减轻目前美国和日本老旧的XFEL所面临的压力,这是因为科学家急切地想要捕获其样本的原子尺度图像。另一台XFEL已于今年6月在韩国浦项市向用户开放,而瑞士维尔利根的一台机器将于2018年开始试验。

研究人员可以通过在不同的时间点上建立上千张不同的系统快照,从而制造酶、病毒或催化剂的影像,而此前研究人员是利用把溶液中的分子喷射到X射线束上实现这一切的。

9778818威尼斯官网,在汉堡的XFEL中,一束电子在一个长达1.7公里的隧道中首先被加速。随后,磁铁将电子的路径弯曲成摆动的轨道,导致它们在曲线上发出一束高能量X射线。明亮的X射线脉冲是如此强烈,以至于它们能够破坏所撞击的样本,然而在此之前,足够多的被散射的光子已经能够揭示样品的原子结构。

研究人员指出,X射线激光不仅可用于解开病毒和细胞原子结构之谜,而且可被用于在纳米粒子中制作三维图像、记录化学反应并观察粒子内部的反应过程,有助于新药和新材料的研发。

在使用传统X射线源的结构测定实验中,分子必须被装入晶体中以散射足够的光子从而推断其结构。但是,来自XFEL的X射线是如此明亮,以至于研究人员可以从几纳米大小的晶体中收集衍射图案,甚至可以从非晶体的分子簇中收集这些图案。这意味着XFEL可以研究难以结晶的蛋白质。

欧洲XFEL全长3.4公里,共有11个国家参与该项目的建设,分别为丹麦、德国、法国、意大利、波兰、俄罗斯、瑞典、瑞士、斯洛伐克、西班牙和匈牙利。英国目前正在申请加入该研究项目。

研究人员可以通过在不同的时间点上建立上千张不同的系统快照,从而制造酶、病毒或催化剂的影像,而此前研究人员是利用把溶液中的分子喷射到X射线束上实现这一切的。

汉堡的这台设备比其竞争对手拥有更大的容量:不像其他XFEL,前者有3个独立的波荡器,能够同时产生X射线束。但是欧洲的这台XFEL只会在有限的时间内占据统治地位:SLAC今年已开始建设一个价值10亿美元的项目,以创造一种更亮的激光束——到本世纪20年代初,它将能够每秒发射100万次脉冲。

研究人员指出,X射线激光不仅可用于解开病毒和细胞原子结构之谜,而且可被用于在纳米粒子中制作三维图像、记录化学反应并观察粒子内部的反应过程,有助于新药和新材料的研发。

欧洲XFEL全长3.4公里,共有11个国家参与该项目的建设,分别为丹麦、德国、法国、意大利、波兰、俄罗斯、瑞典、瑞士、斯洛伐克、西班牙和匈牙利。英国目前正在申请加入该研究项目。

汉堡的这台设备比其竞争对手拥有更大的容量:不像其他XFEL,前者有3个独立的波荡器,能够同时产生X射线束。但是欧洲的这台XFEL只会在有限的时间内占据统治地位:SLAC今年已开始建设一个价值10亿美元的项目,以创造一种更亮的激光束——到本世纪20年代初,它将能够每秒发射100万次脉冲。

《中国科学报》 (2017-09-05 第2版 国际)

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