Установка для дифракционных исследований биологических объектов

 

Изобретение относится к области рентгеноструктурного анализа. Целью его является повьшение информативности исследования. В установке для дифракционных исследований биологических объектов на синхротронном излучении , которая содержит средства одновременной регистрации дифракционных картин в рентгеновском и оптичес- ,ком диапазонах, средство диафрагирования рентгеновского пучка использо}5 14 (Л 2Э -27 28 ND 1 СП ;о ч

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1245970 (50 4 01 N 23 201

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

29

27

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3850412/24-25 (22) 11.02.85 (46) 23.07.86. Бюл. Ф 27 (71) Институт биологической физики

АН СССР (72) В.Н,Корнеев, П.M.Ñåðãèåíêo и А.М.Шамаров (53) 578 ° 088(088.8) (56) Рентгенотехника. Справочник.

Кн.2, — 1f.: Машиностроение, 1980, с. 124-128.

Авторское свидетельство СССР

N - 883725, кл. G 01 N 23/20, 1980. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ДИФРАКЦИОННЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к области рентгеноструктурного анализа. Целью его является повышение информативности исследования. В установке для дифракционных исследований биологических объектов на синхротронном излучении, которая содержит средства одновременной регистрации дифракционных картин в рентгеновском и оптическом диапазонах, средство диафрагирования рентгеновского пучка использо1245970 вано в качестве коллимирующего устройства для рентгеновского, и оптичес кого излучений, светоприемники 16, 17 расположены в задних фокальных плоскостях средств фокусировки 18, 19 и ориентированы на максимумы и-х порядков дифракционной картины, Кроме того, для обеспечения корректировки ошибок измерений в процессе эксперимента в каждом диафрагированном пучке оптического излучения установлены индивидуальные средства

Изобретение относится к рентгена структурному анализу и предназначено для малоугловых рентгендифракцианных исследований биологических объектов с применением источников синхротронного излучения.

Цель изобретения — повышение информативности исследования.

На чертеже показана принципиальная схема предлагаемой установки. 10

Установка для дифракционных исследований биологических объектов на синхротронном излучении содержит установленные по ходу пучка синхротронного излучения систему 1 формирова- 15 ния рентгеновского пучка, средство 2 диафрагирования пучка, держатель исследуемого объекта (образца) 3 са средством 4 его управления, вакуумный объем 5 с входным 6 и >зыхадным 7 20 окнами, детектор 8 рентгеновского излучения с блоком 9 обработки, ис— точник 10 оптического излучения, первое зеркало 11, второе зеркало 12, устройство 13 регистрации оптического излучения, в состав которого входят второе зеркало 12 и часть карлуса вакуумного объема 5, механизм 14 поворота устройства 13 с фиксатором

15, два светоприемника 16 и 17, два 30 средства 18 и 19 фокусировки диафрагированного потока, два средства 20 . и 21 нейтральной фильтрации диафрагированных потоков оптического излучения, в состав которого входят две щелевые диафрагмы 22 и 23, фильтры

24 однородной плотности, фильтры 25 с линейной неравномерностью плотности и механизм 26 перемещения фильтра нейтральной фильтрации 20 и 2, р

21 асположенные в передних факальных плоскостях средств фокусировки. 1 1еханизм поворота регистратора оптического излучения вокруг рентгеновского пучка и наличие фиксатора для ориентации зеркала 12, которое расположено в вакуумном объеме 5, позволяют регистрировать дифракционные картины в оптическом диапазоне как в меридианальной, так и сагиттальнай плоскостях. 1 .ил, 25, средство 27 дискретного ослабления рентгеновского патака с пластинами 28 переменной плотности, механизмам 29 для поочередного введения пластин 28 в нулевой порядок дифракцианной картины и дифференциальный усилитель 30.

Установка работает следующим абразом.

Вначапе при наличии пучка синхронного излучения, юстируют систему 1 формирования рентгеновского пучка, средство ? диафрагиравания пучка и средство 27 дискретнага ослабления интенсивности рентгеновского потока, прошедшего через исследуемый объект

3 на детектор 8 рентгеновского излучения, При этом подбирают требуемую платность пластины 28, которую устанавливают в нулевой порядок дифракционной картины ат объекта 3 с помощью механизма 29. После окончания юстиравки фиксируют за выходным окном 7 вакуумного объема 5 место прохождения рентгеновского пучка, например., с помощью рентгеначувствительного материала.

Затем перекрывают поток синхротронного излучения перед устройством 1., выводят с оптической аси рентгена зскога пучка пластины 28 устройства ?7 и настраивают поток оптического из.пучения ат источника 10 с помощью первого зеркала 11. В качестве формирующей щели перед объектам 3 используют средство 2 диафрагиравания. Оптические оси потоков рентгеновского и оптического излучений располагают коаксиально. Зта обеспечи1245970 вается за счет совмещения оптического потока с ранее фиксированным местом прохождения рентгеновского пучка, расположенным за выходным окном 7.

Предварительная настройка устройства 13 регистрации оптического излучения осуществляется после ввода в пучок объекта 3 и установки устройства 13 с помощью механизма 14 поворота и фиксатора 15 в такую плоскость 10 регистрации дифракционных картин оптического диапазона, в которой пр Ов одятся рентгеновские дифракционные исследования. При этом диафрагированные потоки, отразившись от второго 15 зеркала 12, проходят средства 20 и

21 нейтральной фильтрации и формируются средствами 18 и 19 фокусировки на регистрирующей поверхности светоприемников 16 и 17» которые сов- 2о местно со средствами 20 и 2 1 ориентируются на максимумы « порядков дифракционной картины, симметрично расположенных относительно максимум нулевого порядка. Щелевыми диафраг- 25 мами 22 и 23 ограничивают оптимальную зону регистрации диафрагированных потоков, которая затем равномерно проецируется на светоприемники 16 и 17. В исходном положении при з > статическом состоянии структуры объекта 3 выравнивают интенсивности све- . товых диафрагированных потоков, падающих на светоприемники 16 и 17, путем перемещения фильтра 25 механизмом 26. При этом в установке предусмотрена возможность выравнивания динамических характеристик систем регистрации светоприемник — усилитель за счет, например, изменения коэффициента усиления одного канала дифференциального усилителя 30.

В качестве светоприемников 16 и t7 можно использовать фотодиоды, которые подбирают по зональной чувст- 4 вительности их фотокатодов. По графику зональной чувствительности определяют допустимое перемещение по фотокатоду h при котором возможные изменения. чувствительности адекватны пороговой интегральной чувствительности фотодиода S . По следующим выражениям определяют динамический диапазон измерения А< периода структуры объекта исследования 3, исходя из зональной чувствительности фотокатодов, и минимально допустимую величину измерения периода структуры

hР, исходя из пороговой интerpanbной чувствительности светоприемни— ков S„„, и дисперсии « неравномерной плотности фильтра 25 или дисперсии« интенсивности потока после фильтра

25 при установленной перед ним маске:

1 Ь (61= arctg- cos arcsin —

= Y) )»

) 8инт

8 1= -- arc tg — "-"ьоз arcs, in —, = 7где A — длина волны когерентного оптического излучения от источника 10; заднее фокусное расстояние средств 18 и 19 фокусировки, z — расстояние объект исследования 3 — фильтр 25 линейной неравномерностью.

После раздельной юстировки устройств всей установки, расположенных по оптической оси потоков рентгеновского и оптического диапазонов, осуществляют при наличии пучков от источников синхротронного и оптического излучений одновременную регистрацию дифракционных картин от исследуемого объекта 3 в рентгеновском и оптическом диапазонах. При регистрации рентгеновских дифракционных картин детектором 8 осуществляют одновременно контроль за интенсивностью нулевого порядка, которую затем используют для нормировки полученных рентгенограмм. При исследовании объектов 3 с различным поглощением рентгеновского излучения корректируют плотность пластин

28 устройства 27 с помощью механизма

29 привода. В нулевой порядок дифракционной картины устанавливают пластину 28 такой плотности, чтобы прошедший через нее рентгеновский пучок имел минимальную интенсивность.

При исследовании структуры объекта 3 в динамике диафрагированные потоки оптического диапазона перемещаются вдоль щелевых диафрагм 22 и

23. При этом светоприемник 16 регистрирует по первому каналу изменения интенсивности дифракционного максимума II порядка, которые возникают только на структуре объекта 3, например, sa счет изменения его физических и оптических свойств в месте прохождения луча. Светоприемник 17.1245970

ВНИИПИ Заказ 399?/36 Тираж 778 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная„ регистрирует по второму каналу изме нения интенсивности симметричного максимума, соответствующие первому каналу, а также изменения,, возникающие от дисперсии линейной неравномерной плотности фильтра 25 или линейного изменения площади маски, наложенной на него. При такой регистрации диафрагированных потоков с вы- 1О хода дифференциального усилителя 30 поступает на вход блока 9 обработки сигнал, который адекватно отражает величину периода структуры объекта

3 в микронном диапазоне. В установке 15 предусмотрена возможность изменять или поддерживать величину периода в зависимости от величины сигнала с выхода блока 30, который запускает на заданный режим средства 4 управ- 20 ления объектом.

При переходе в процессе эксперимента на регистрацию дифракционных картин в другой плоскости, перпендикулярной рассмотренной, осуществляют 25 поворот устройства 13 с помощью механизма 14 и фиксатора 15. При этом не требуется перенастройка устройств, расположенных по ходу рентгеновского и оптического пучков. =0

Формула изобретения

Установка для дифракционных иссле,цований биологических объектов на синхротронном излучении, содержащая последовательно установленные по ходу пучка систему формирования пучка, средство диафрагирования пучка, держатель исследуемого объекта со средствами управления им, вакуумный объем с входным и выходным окнами, детектор рентгеновского излучения с блоком обработки, первое и второе зеркала, прозрачные для рентгеновс- 4> кого излучения и расположенные перед и за держателем исследуемого объекта, источник оптического излучения, ори— ентированный на первое зеркало, и устройство регистрации оптического

-излучения с двумя светоприемниками и средствами фокусировки на них оптического излучения, ориентированными на второе зеркало, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения информативности исследования, средство диафрагирования пучка расположено между держателем исследуемого объекта и первым зеркалом, второе зеркало установлено в вакуумном объеме эа входным окном, светоприемники ориентированы на максимумы и-х порядков оптической дифракционной картины, симметричные относительно максимума нулевого порядка„ в установку дополнительно введены средство дискретного ослабления пучка рентгеновского излучения. два средства нейтральной фильтрации оптического излучения, снабженный фиксато-. ,ром механизм поворота устройства регистрации оптического излучения совместно с частью корпуса вакуум( ного объема, в котором расположено второе зеркало, и дифференпиальный усилитель, причем первое средство нейтральной фильтрации состоит из щелевой диафрагмы и фильтра с однородной плотностью по всему полю диафрагмы, второе средство нейтральной фильтрации состоит из щелевой диафрагмы, фильтра с линейно изменяющейся плотностью по полю диафрагмы или однородной плотностью и наложенной маской с линейной изменяющейся площадью вдоль диафрагмы, а также механизма перемещения этого фильтра перпендикулярно к потоку диафрагированного оптического излучения, средства нейтральной фильтрации расположены в передних фокальных плоскостях средств фокусировки оптического излучения, средство дискретного ослабления пучка рентгеновского излучения установлено в вакуумном объеме перед выходным окном, к входам дифференциального усилителя подключены выходы светоприемников, а выход указанного усилителя подключен к блоку сбработки и/или средствам управления исследуемым объектом.