1、同步辐射 X-衍射技术 当速度接近光速的带电粒子在磁场中作圆周运动时，会沿着偏转轨道切线方向发射连续谱的电磁波。 1947年人类在电子同步加速器上首次观测到这种电磁波，并称其为同步辐射，后来又称为 同步辐射光源 （ Synchrotron)。同步辐射最初是作为电子同步加速器的有害物而加以研究的，后来成为一种从红外到硬 X-射线范围内有着广泛应用的高性能光源。 常用的 X射线发生方法 同步辐射 粒子轨迹 (particle trajectory) 储存环 (storage ring) 通常 有三种 类型的磁铁装置： 1.bending magnet（弯铁） 2. Wiggler （扭摆器） 3.
2、 Undulator（波荡器） 来自插入件 (the inserted devices, e.g. wiggler or undulator)的辐射 其强度比来自弯铁的辐射更高。 同步辐射 同步辐射应用于蛋白质晶体学研究时的 主要优点 1。强度（ Intensity） 对于 X射线衍射来说，同步辐射的最主要优点就是高强度。若使用的是弯铁（ a bending magnet），其强度至少比普通 X射线管发生的 X射线的强度高两个数量级；若使用的是多极 wiggler（ multipole wiggler） 或undulator， 其强度将再提高几个数量级。这种高强度对于非常小的蛋白质 晶体非常有
3、利。 同步辐射应用于蛋白质晶体学研究时的 主要优点 2。光束的低发散性（ The low divergence of the beam）， 将产生更锐利的衍射斑点，对于具有极端大的单位晶胞的大分子晶体特别有利。 同步辐射 同步辐射 同步辐射应用于蛋白质晶体学研究时的主要优点 3。波长的可调谐性（ Tunability） 可以使用单色器挑选出由于所需要波长的 X射线。通常用于多波长反常色散法（ Multiple wavelength anomalous dispersion, MAD）和 Laue衍射法（使用“白色” X射线）。某些 X射线探测器对短波长的 X射线更敏感。此外，使用短波长的 X射
4、线可以减少样品的吸收效应和辐射衰减效应。例如，使用波长 1左右的 X射线比1.5 的波长更有优越性。 同步辐射 同步辐射应用于蛋白质晶体学研究时的主要优点 4。时间分辨（ time-resolved）蛋白质晶体学 利用 Laue法在极短的时间间隔内收集多套相对完整的衍射数据。 入射 X射线的 单色、准直和聚焦 Monochromatization Collimation Focusing 上海 光源 SSRF， 能量 3.5GeV 直线加速器（ LINAC） 增强器 （ Booster） 储层环（ Storage ring） 线站（ Beamline） BL17U X射线的探测 记录装置种类
5、计数器（ Single photon counter） 胶片（ Photographic film） 多丝面探测器（ Multiple-wire area detector） 象板探测器（ Image Plate） CCD（ Charged Coupled Device） X射线的探测 象板探测器（ Image Plate） 象板 Crystalline phosphorescent material with color centers X射线曝光。 X射线的光子将材料中的电子激发到高能级。部分能量很快以可见光波段的普通荧光形式发射。但是，还有可观数量的能量会被保留在材料中达数天的时间。 实
6、际应用时，使用一种红色激光扫描象板，会发出兰光。红光被过滤掉，兰光被送入光放大器进行信号记录。在一定的预备处理下，所发射的光正比于象板特定位置所接受的 X射线光子的数目。 用白色光擦除掉象板中残余的画面，使得材料中全部电子回到基态，准备再次使用。 激光扫描象板，释放所储存的能量。 光放大器记录所发射的光。 This is the next generation. It is noise free, and can produce images at 10 per second. The Pilatus 6M CMOS hybrid-pixel technology Single-photon-counting mode Cryocrystallography 衍射数据收集与处理 圆 圆 圆 2 圆 晶体至探测器的距离 X射线 晶体运动的 四圆坐标系统 晶体运动的四圆坐标系统 周转晶体法小角度回摆 晶体 记录胶片 单色 X-rays 周转晶体法示意图 晶体围绕某个轴旋转 Non-Ideal Conditions: Beam Divergence & Crystal Mosaicity
