Gyémánt fényforrás - Diamond Light Source
 | |
 Gyémánt fényforrás épület
| |
| Képződés | ~ 2001 |
|---|---|
| Központ | Chilton , Oxfordshire , Egyesült Királyság |
| Vezető | Andrew Harrison professzor |
| Weboldal | gyémánt |
A Diamond Light Source (vagy Diamond ) az Egyesült Királyság nemzeti szinkrotron fényforrás -tudományi létesítménye, amely az Oxfordshire -i Harwell Tudományos és Innovációs Campuson található . Célja intenzív fénysugarak előállítása, amelyek különleges jellemzői a tudományos kutatás számos területén hasznosak. Különösen arra használható, hogy megvizsgálja a fehérjék sokféle anyagának szerkezetét és tulajdonságait (hogy információt nyújtson az új és jobb gyógyszerek tervezéséhez), valamint a műszaki alkatrészek (például a repülőgép motorjának ventilátorlapátja) és a régészeti leletek (például VIII. Henrik zászlóshajója, a Mary Rose ).
A világon több mint 50 fényforrás található. A 3 GeV energiával rendelkező Diamond egy közepes energiájú szinkrotron, amely jelenleg 32 fénysorral működik.
Tervezés, kivitelezés és pénzügyek
A gyémánt szinkrotron a legnagyobb Egyesült Királyság által finanszírozott tudományos létesítmény, amelyet az Egyesült Királyságban építenek a Nimród protonszinkrotron óta, amelyet 1964- ben helyeztek el a Rutherford Appleton Laboratóriumban . A közeli létesítmények közé tartozik az ISIS Neutron és Muon Source , a Central Laser Facility és Harwell és Culham laboratóriumai (beleértve a Joint European Torus (JET) projektet). Lecserélte a második generációs szinkrotront, amely a Cheshire-i Daresbury Laboratóriumban volt.
A Diamond első felhasználói sugárzását 2007. január vége felé gyártotta, és II . Erzsébet királynő hivatalosan megnyitotta 2007. október 19 -én.
Építkezés
A daresbury -i tudósok 2001 -ben befejeztek egy tervezési tanulmányt a kilencvenes években, és az építkezés megkezdődött az üzemeltető cég, a Diamond Light Source Ltd. létrehozása után.
A 260 millió fontos építési költség fedezte a szinkrotron épületet, a benne lévő gyorsítókat, az első hét kísérleti állomást (sugárvonalat) és a szomszédos irodaházat, a Diamond House -t.
Kormányzás
A létesítményt a Diamond Light Source Ltd, 2002 márciusában alapított vegyesvállalat üzemelteti . A társaság finanszírozásának 86% -át az Egyesült Királyság kormányától kapja a Tudományos és Technológiai Felszereltségek Tanácsán (STFC) keresztül, 14% -át pedig a Wellcome Trust -tól .
Szinkrotron
A gyémánt szinkrotronfényt hoz létre a röntgensugaraktól a távoli infravörösig terjedő hullámhosszon . Ezt szinkrotron sugárzásnak is nevezik, és ez az elektromágneses sugárzás, amelyet a fénysebesség közelében haladó töltött részecskék bocsátanak ki, amikor útjuk eltér az egyenestől. Nagyon sokféle kísérletben használják sokféle anyag szerkezetének és viselkedésének tanulmányozására.
A gyémánt által használt részecskék elektronok , amelyek 3 GeV energiával mozognak egy 561,6 m kerületű tárológyűrű körül . Ez nem egy igazi kör, hanem egy 48 oldalas sokszög, amelynek hajlítómágnese van minden csúcson, és egyenes szakaszok vannak közöttük. A hajlítómágnesek olyan dipólmágnesek, amelyek mágneses tere eltéríti az elektronokat, és úgy irányítja őket a gyűrű körül. Mivel a Diamond egy harmadik generációs fényforrás, speciális mágneseket is használ, amelyeket behelyező eszközöknek neveznek. Ezek az elektronok hullámzását okozzák, és hirtelen irányváltozásuk miatt az elektronok kivételesen fényes elektromágneses sugárzást bocsátanak ki, amely fényesebb, mint egyetlen hajlás, amikor hajlítómágnesen halad. Ez a kísérletekhez használt szinkrotronfény. Egyes sugárvonalak azonban csak hajlítómágnesből származó fényt használnak behelyezési eszköz nélkül.
Az elektronok ezt a nagy energiát érik el egy sor előgyorsító fokozaton keresztül, mielőtt befecskendezik őket a 3 GeV tárológyűrűbe:
- Egy elektronágyú - 90 keV
- 100 MeV lineáris gyorsító
- egy 100 MeV - 3 GeV nyomásfokozó szinkrotron (158 m kerületű).
A gyémánt szinkrotron egy 738 m kerületű, ezüst toroid épületben található, amely 43 300 négyzetmétert meghaladó területet, vagy több mint hat futballpályát foglal magában . Ez tartalmazza a tároló gyűrűt és számos sugárvonalat , a lineáris gyorsítóval és a nyomásfokozó szinkrotronnal a gyűrű közepén. Ezek a sugárvonalak azok a kísérleti állomások, ahol a szinkrotronfény anyaggal való kölcsönhatását kutatási célokra használják fel. A Diamond 2007 -es üzembe helyezésekor hét sugárvezeték állt rendelkezésre, és az építkezés folytatásával több internet is megjelenik. 2019 áprilisában 32 sugárvezeték működött. A Diamond végső soron mintegy 33 sugárvonal fogadására szolgál, támogatva az élettani, fizikai és környezeti tudományokat.
A gyémánt tizenegy elektronmikroszkópnak is otthont ad . Kilenc ezek közül cryo-elektronmikroszkóp szakosodott élettudományok köztük két előírt ipar használatra együttműködve Thermo Fisher Scientific; a fennmaradó két mikroszkóp a fejlett anyagok kutatására szolgál.
Esettanulmányok
- 2007 szeptemberében a Cardiff -i Egyetem tudósai Tim Wess vezetésével azt találták, hogy a gyémánt szinkrotron felhasználható az ókori dokumentumok rejtett tartalmainak megvilágítással való meglátására anélkül, hogy kinyitnák őket (a pergamen áthatoló rétegei ).
- 2010 novemberében a Diamond által a londoni Imperial College által gyűjtött adatok képezték a Nature folyóiratban megjelent dokumentum alapját, amely elősegítette annak megértését, hogy a HIV és más retrovírusok hogyan fertőzik meg az emberi és állati sejteket. Az eredmények lehetővé tehetik a génterápia fejlesztését a génhibák kijavítása érdekében.
- 2011 júniusában a Diamond adatai alapján a Nature folyóiratban megjelent egy cikk, amely részletezi a humán hisztamin H1 receptor fehérje 3D szerkezetét . Ez „harmadik generációs” antihisztaminok kifejlesztéséhez vezetett, amelyek bizonyos allergiák ellen hatásos gyógyszerek, káros mellékhatások nélkül.
- Megjelent a Proceedings of the National Academy of Sciences áprilisban 2018 öt intézmény együttműködése, beleértve a tudósok Diamond használt három Diamond makromolekuláris beamlines felfedezni részleteit, hogy egy baktérium használt műanyag energiaforrásként. A nagy felbontású adatok lehetővé tették a kutatók számára, hogy meghatározzák a műanyag PET -et megragadó enzim működését . Ezt követően számítási modellezést végeztek ennek a mechanizmusnak a vizsgálatára és ezáltal javítására.
- A Nature- ben 2019-ben megjelent cikkben leírták, hogy egy világméretű multidiszciplináris együttműködés számos módszert tervezett a fém nano-részecskék szabályozására, beleértve a szintézist is lényegesen alacsonyabb költséggel, hogy katalizátorként használhassák a mindennapi termékek előállításához.
- A Diamond Light Source-ban 2020-ban végzett kutatás segített meghatározni a SARS-CoV-2 , a COVID-19 felelős vírus atomi szerkezetét .
Lásd még
- A szinkrotron sugárzási létesítmények listája
- Szinkrotron sugárzási forrás (SRS)
- Európai Szinkrotron Sugárzási Eszköz (ESRF)
- MAX IV
- BESSY
- SOLEIL
- Kanadai fényforrás (CLS)
Hivatkozások
Külső linkek
- Hivatalos honlapján
- Gyémánt: Nagy -Britannia válasza a Large Hadron Collider Guardian cikkre, amely leírja a gépet és annak alkalmazását
Koordináták : 51 ° 34′28 ″ N 1 ° 18′39 ″ W / 51,57444 ° É 1,31083 ° W