高能X射线复合折射透镜设计和应用

发布时间：2020-05-15 00:50

【摘要】：同步辐射X射线晶体学方法是目前测定蛋白质等生物大分子结构的主要方法。目前应用最普遍的波长是0.979?(12.662keV)。X射线衍射强度和波长平方成正比,同时X射线在物质中的吸收截面和波长三次方成正比。这意味着短波长X射线可以增加衍射吸收比(Ratio of diffracted over absorbed),减少晶体的辐射损伤,提高X射线衍射数据的质量。为了在上海同步辐射光源生物大分子线站BL17U上进一步研究短波长解析蛋白质结构的特点,需要先对其能区进行拓展。基于复合折射透镜(Compound Refractive Lens,CRL)聚焦X射线的原理,分析了复合折射透镜透过率、有效孔径、增益等物理参数。讨论了X射线几种常用材料的折射系数δ、吸收系数μ等性质供复合折射透镜选择,均衡考虑折射系数δ、吸收系数μ,选择适合25keV的材料加工成CRL。算了单一结构不同曲率半径的CRL聚焦光子后的通量和通量密度,同时也计算了级联式紧密接触型CRL和级联式相间型CRL两种方式的聚焦的效果。在充分考虑聚焦效果、实验站布局等因素,提出在BL17U聚焦短波长X射线的最佳设计方案。根据光束线光学器件的条件,利用前期的设计方案加工成的复合折射透镜,在实验站上做了聚焦实验,先将线站能区高能端拓展到20keV。用20keV能量的光子收集了衍射数据。实验数据结果与理论相一致,验证了短波长X射线能提高蛋白质晶体衍射数据的信噪比,为将来线站功能升级改造提供参考。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH74;O629.73

【参考文献】