تولد دوباره پیشرو اروپایی تسهیلات وعده پیشرفت های انقلابی در x-ray علم

حلقه به شکل synchrotron ساختمان در گرونوبل فرانسه بدون تغییر است اما فیزیکدانان را جایگزین دستگاه در داخل با رادیکال های جدید طراحی.

ESRF/P. JAYET

درخشان نور می درخشد در فرانسه که در آن مقامات اروپایی Synchrotron Radiation تسهیلات(ESRF) هفته گذشته اعلام کرد که بازگشایی خود را به طور کامل بازسازی شده x-ray منبع. حلقه به شکل ماشین 844 متر در اطراف تولید اشعه x و پرتوهای 100 بار روشن تر از سلف خود و 10 تریلیون بار روشن تر از پزشکی اشعه ایکس. شدید تابش می تواند باز کردن مناظر جدید از x-ray علم مانند تصویربرداری کل اندام در سه بعد در حالی که حل و فصل سلول های انفرادی است.

“نور در ESRF گفت:” آزمایشگاه مدیر کل فرانچسکو Sette در 8 جولای آنلاین کنفرانس مطبوعاتی. تولد synchrotron لقب بسیار درخشان منبع (EBS) باز خواهد شد به طور کلی کاربران در اواخر ماه اوت اما از ماه آوریل محققان با استفاده از آن شدید پرتوهای به مطالعه SARS-CoV-2 ویروس مسئول COVID-19 اپیدمی و بیماری و تاثیر آن بر بدن است. و EBS است روشنایی راه را برای دیگران به عنوان ایالات متحده آمریکا و ژاپن و ده کشور دیگر توسعه دستگاه های مشابه.

یک synchrotron یک حلقه به شکل شتاب دهنده است که افزایش ذرات باردار مانند الکترون به انرژی بالا و نزدیک به سرعت نور است. فقط به عنوان یک دستمال مرطوب پرتاب قطرات آب اگر شما چرخش آن را بر سر خود گردش الکترون تابش فوتون از جمله اشعه x اگر الکترون انرژی کافی. در 1950s دانشمندان شروع به سیفون اشعه x از الکترون شتاب دهنده ساخته شده برای آزمایش فیزیک ذرات. اختصاصی x-ray synchrotrons به دنبال آن در سال 1980 با استفاده از آهن ربا به نام wigglers به لرزش الکترون آنها به عنوان حرکت در اطراف باعث آنها را به تولید بیشتر اشعه ایکس. در 1990s بهتر synchrotrons عرضه با آهن ربا به نام undulators که لرزش گردش الکترون ها بیشتر هماهنگ و موثر است.

در سراسر جهان ده ها تن از synchrotrons از انرژی های مختلف در حال حاضر خم کردن نور اعم از دیگر اشعه ماوراء بنفش با طول موج کوتاه “سخت” x-rays, خدمت, بیش از 55 ، 000 کاربران سالانه در زمینه اعم از شیمی و علوم مواد به زمین شناسی و تاریخ هنر. انفجار از ultraintense اشعه x می تواند پروب آرایش اتم ها در یک پروتئین کریستال حتی به عنوان آنها آن را از بین ببرد. از بیش از 166,000 3D پروتئین سازه های زیست شناسان استنباط کرده اند تا کنون بیش از 120.000 مشخص شد در synchrotrons.

ترفند برای روشن ESRF x-rays بود به کوچک شدن دستگاه در حال حاضر میکروسکوپی الکترونی و حتی بیشتر می گوید Pantaleo Raimondi مدیر ESRF را شتاب دهنده و منبع را بدست آورد. این دستگاه جدید را گردش یک ribbonlike پرتو 2 میکرومتر بالا و 20 میکرومتر عرض یک-سی امین به عنوان گسترده ای به عنوان قدیمی پرتو. به فشار آن ESRF محققان به دنبال یک رویه اختراع در اوایل 2000s و اجرا در انرژی پایین تر حداکثر IV synchrotron در سوئد که در سال 2016.

در یک synchrotron آهن ربا به نام dipoles ساندویچ لوله محفظه خلاء از طریق آن الکترون سفر تهیه عمودی زمینه که خم ذرات’ مسیر در اطراف حلقه. این dipoles خم الکترون کمی مقادیر مختلف بسته به توان خود باعث پرتو الکترونی به گسترش است. به نگه داشتن آن متمرکز پیچیده تر به نام آهن ربا quadrupoles مناسب بین dipoles و عمل مانند لنز. اما یک quadrupole که تمرکز پرتو الکترونی به صورت افقی گسترش آن را به صورت عمودی و بالعکس بنابراین پرتو گسترش و قرارداد مانند یک آکاردئون به عنوان آن در گردش است. حداکثر IV فیزیکدانان متوجه آنها می تواند در کاهش این نوسانات با جایگزینی دیگر dipoles با تعداد زیادی از آنهایی که کوتاه تر و بیشتر مربع.

وجود دارد گرفتن اما. قدس همچنین تمرکز الکترون های متفاوت بسته به انرژی خود را. حتی پیچیده تر از آهن ربا به نام sextupoles می تواند صحیح برای این اثر است. اما اگر پرتو در حال حاضر محدود به sextupoles کار ناکارآمد و طرح conks قبل از رسیدن به حداکثر فشرده سازی. حداکثر IV محققان sidestepped که مشکل با کاهش انرژی خود را به الکترون اما ESRF که نمی توانستم و هنوز هم تولید اشعه ایکس. در سال 2008 Raimondi و همکارانش راهی برای خروج از این معضل: آنها ترتیب دستکش بلند از آهن ربا به طوری که پرتو الکترونی را گسترش به طور خلاصه آن را به عنوان عبور sextupoles.

پس از خاموش کردن دستگاه خود را در ماه دسامبر 2018, ESRF کارگران جایگزین تقریبا تمام اجزای آن فقط در 13 ماه در هزینه از €150 میلیون. در حالی که اصلی ماشین تا به حال دو dipoles در هر یک از آن 32 بخش و یا کمان جدید یک تا هفت به علاوه 24 دیگر آهن ربا. تمام گفته ها بیش از 1000 جدید آهن ربا نصب شد در همان حلقه ای به شکل سالن به عنوان قبل از. “بدن از ماشین همان باقی می ماند اما ما در زمان خارج از موتور قدیمی و قرار دادن در موتور فراری” Raimondi می گوید.

بازسازی ماشین باید باز کیفی جدید در ویندوز x-ray علم می گوید: هارالد Reichert, ESRF مدیر پژوهش در علوم فیزیکی. سخت اشعه x می تواند نفوذ مواد به مراتب عمیق تر از پایین انرژی اشعه ایکس و دستگاه جدید را شدید اشعه x و پرتوهای خواهد آن را قادر به مطالعه نمونه ها تا 1 متر ضخامت دارد. بنابراین دانشمندان می تواند اسکن بلوک موتور و سپس با زوم بر روی مواد نقص با نزدیکی اتمی قطعنامه Reichert می گوید.

به این دلیل که x-ray فوتون ظهور از جمله یک پرتو الکترونی آنها باید نوسان در یک صدایی مانند کسانی که در نور لیزر برجسته wavelike طبیعت x-ray beam. که افزایش انسجام می دهد جدید ESRF یک مزیت بزرگ برای تصویربرداری. زمانی که محققان درخشش یک x-ray beam از طریق یک نمونه مشابه دیگر در این مواد را به تاخیر موج مقابل منسجم اشعه x به درجات مختلف ایجاد لکه لکه شدت الگوی در یک دور سنج. از جمله بسیاری از الگوهای محققان می تواند استخراج دقیق 3D تصویر نمونه است.

برای مثال دانشمندان علوم اعصاب در تلاش برای نقشه نورون های فردی و ارتباطات خود را در مغز موش در حال حاضر باید برش مغز به خوب برش اسکن هر تکه را با یک میکروسکوپ الکترونی و سپس با استفاده از گسترده کامپیوتر قدرت به لینک برش. با ESRF را نافذ منسجم پرتوهای محققان ممکن است قادر به انجام همان چیزی که به مراتب سریع تر در یک دست نخورده مغز موش. “اگر آنها می توانید انجام دهید که آن را به تاثیر بسیار زیادی در جامعه می گوید:” اوا Dyer, محاسباتی, عصب شناسی در موسسه فناوری جورجیا. “این فوق العاده سرد.”

ESRF را چند سال به مطبوعات مزیت آن. آن نزدیکترین رقیب پیشرفته فوتون منبع (APS) در آزمایشگاه ملی آرگون در ایلینویز را تحت مشابه yearlong بازسازی در سال 2022 می گوید: APS مدیر Stephen Streiffer. “ما دو ماشین نه آنقدر به عنوان رقبای اما به عنوان خواهر امکانات” Streiffer می گوید. “وجود دارد مقدار زیادی از اکتشافات به رفتن در اطراف.”

این RIKEN بهار-8 آزمایشگاهی در ژاپن و آلمان الکترون Synchrotron آزمایشگاهی نیز برنامه ریزی بازسازی و چین طراحی با نام تجاری جدید x-ray امکانات.

محققان در حال حاضر در حال بهره برداری ESRF را با قابلیت های جدید برای کمک به مقابله با COVID-19 بیماری همه گیر. چندین پروژه در حال مطالعه ساختار مولکولی SARS-CoV-2 ویروس و دیگری با استفاده از جدید synchrotron به تصویر ریه های آسیب دیده توسط COVID-19 می گوید: ژان Susini, ESRF مدیر پژوهش علوم زندگی. “در واقع EBS اولین نور استفاده شد و در COVID-19 پژوهش است.”

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.netshrtco.detny.im

نرم افزار گرامرلی

ایندکسر