211service.com
Miniatūrs Sinhrotrons
Sinhrotroni ir milzīgas iekārtas, kas var radīt intensīvus, augstas kvalitātes rentgena starus zinātniskiem nolūkiem. Tie parasti aptver futbola laukuma lielumu un maksā simtiem miljonu dolāru, lai izveidotu un ekspluatētu. Bet tagad pētnieki plkst Lyncean Technologies , starta uzņēmums Palo Alto, Kalifornijā, ir samazinājis sinhronu līdz telpas izmēram. Šis miniatūrais sinhrotrons piedāvā zinātniekiem jaunu veidu, kā veikt augstas kvalitātes rentgena eksperimentus savās laboratorijās.
Rentgens mājās: Miniatūra sinhrotrona shēma (augšpusē) parāda elektronu staru inžektoru (zaļā caurule) un uzglabāšanas gredzenu. Elektronu stars cirkulē ap gredzenu un katrā pagriezienā saduras ar lāzera impulsu, izstarojot rentgenstaru uzliesmojumus. Apakšā: detalizēts skats parāda miniatūra sinhrotrona sastāvdaļas, kas iederas telpā.
Lyncean ir izveidojis sinhrotrona prototipu un būvē citu, kas tiks uzstādīts šogad Skripa pētniecības institūts La Jolla, Kalifornijā. Jauno sinhrotronu izmantos Gēnu līdz 3D struktūras paātrināto tehnoloģiju centrs , kas ir daļa no Nacionālo veselības institūtu proteīnu struktūras iniciatīvas.
Galda instruments nav tik spēcīgs kā lielie sinhrotroni, saka Ronalds Rūts, Lyncean prezidents un galvenais zinātnieks. Bet, no otras puses, tas ir daudz lētāks un ļoti kompakts. Viņš salīdzina nacionālos sinhrotronus ar superdatoriem, kur daudziem lietotājiem ir jāsacenšas par ierobežotu laiku vienā no stariem. [Sinhrotroni] pievēršas jaunākajām tehnoloģijām, saka Rūta. Viņi spiež aploksni. Taču to ietekme ir tikai tik plaša, cik cilvēku ir gatavi ceļot, lai tur dotos. Viņš saka, ka miniatūrais sinhrotrons vairāk līdzinās personālajam datoram, un to izmanto daži lietotāji un tas ir viegli pieejams.
Rentgenstari ir noderīgi materiālu īpašību zondēšanai, jo to viļņa garums ir aptuveni tāds pats kā atomiem un ķīmiskajām saitēm starp tiem. Piemēram, rentgena kristalogrāfija ir svarīga metode olbaltumvielu struktūras noteikšanai. Rentgenstari izkliedējas, ejot cauri proteīna kristālam, radot raksturīgu traucējumu modeli. Analizējot modeli, zinātnieki var secināt atomu izvietojumu un tādējādi noteikt proteīna struktūru.
Šāda veida pētījumos sinhrotronu starojumam ir priekšrocības salīdzinājumā ar parastajiem rentgenstaru avotiem: tas ir simts miljonus reižu spilgtāks un ļoti koncentrēts, kas ļauj veikt ļoti precīzus augstas izšķirtspējas eksperimentus. Sinhrotroni rada arī nepārtrauktu rentgenstaru avotu, nevis īsus uzliesmojumus, ko rada parastās rentgenstaru lampas. Sinhrotrona gaisma ir regulējama, tāpēc pētnieki var saskaņot enerģiju ar zondējamo materiālu.
Gaismas kvalitāte no miniatūra sinhrotrona ir tikpat laba kā lielajām mašīnām, saka Franss Feifers, fiziķis no Pola Šerera institūta un École Polytechnique Federale Lozannā, Šveicē. Tas padara to tik pievilcīgu, viņš saka. [Tā] apvieno priekšrocības, ko sniedz kaut kas salīdzinoši mazs, ar ārkārtīgi spilgtā stara priekšrocībām, kas ir pieejamas, izmantojot sinhrotronus. Tā ir ļoti jauka lieta.
Rūta pirmo reizi noteica, ka miniatūrs sinhrotrons varētu būt iespējams deviņdesmito gadu beigās, kad viņš bija profesors Stenfordas Lineārā paātrinātāja centrā. Rūta un maģistrants Žirons Huangs meklēja veidu, kā atdzesēt elektronu starus, liekot tiem izstarot. Viņi atklāja, ka staru sitieni ar lāzeru ne tikai tos efektīvi atdzesēja, bet arī radīja rentgena starus.
Šis efekts izrādījās atslēga sinhrotrona samazināšanai līdz izmēram. Lielie sinhrotroni izmanto magnētiskos viļņus, kas kustina elektronu staru no vienas puses uz otru, kad tas cirkulē ap lielu uzglabāšanas gredzenu. Rūta skaidro, ka šī kustība aptuveni viena centimetra garumā rada rentgena starus, kas tiek izmesti uz riņķa pieskares, līdzīgi kā griežošs prožektors spīd gaismu.
Miniatūrais sinhrotrons izmanto tikai kustīgu lāzera impulsu, kas mijiedarbojas ar elektronu staru katru reizi, kad tas iet ap uzglabāšanas gredzenu, kas atrodas uz galda virsmas. Svārstīšanās ir viena desmittūkstošdaļa mazāka – tikai viens mikrometrs – un rentgena stari tiek izvadīti vienā starā.