2001年以来,瑞士光源SLS中心一直提供可靠优质的服务,支撑来自保罗舍尔研究所(PSI)和世界各地的研究人员进行前沿研究。他们研究新材料的电子特性,确定与医学相关的蛋白质结构、人类骨骼的纳米结构等。
在国际上,SLS制定了近20年的标准,未来几年SLS预计将升级为SLS 2.0,装置仍位于类似“不明飞行物”的建筑内,但内部关键区域将发生变化。
在瑞士,PSI的大型研究设施是独一无二的,它也是全球24个同步辐射光源之一。接近光速的电子通过储存环的电子管产生X射线。由于电子会径直向前飞行,必须将特殊的磁铁以固定的间隔排列,使电子偏离其原本笔直的路径,保证它们保持在储存环的大致圆形路径。磁铁产生的每一条曲线都会导致电子发光,即所谓的同步辐射光。
当前SLS的同步辐射光是储存环上17个点产生的,为高能辐射的X射线,强度大。如果是可见范围内的辐射,会感觉它很明亮。它每秒含有许多相同能量的光粒子,光束紧密封装且高度准直,SLS的X射线已成为前沿研究的出色工具。
未来药物研究
SLS 2.0的升级使X射线更加“明亮”、集中,对于膜蛋白的研究是非常重要。膜蛋白位于细胞膜中,负责传递化学物质或信号,对靶向药物的研究非常有意义。
尽管目前SLS能够很好地解释许多其他的蛋白质结构,但难以为约为千分之一毫米甚至更小的蛋白质晶体研究提供更多的膜蛋白信息,因而需要更窄、平行的强光束。自2001年SLS投入使用以来,技术和工程取得了长足进展,希望此次升级能够将这些进入付诸实践。
升级
更好的同步加速器需要具备的条件:更小更多的磁体,以便更好地在圆形路径上引导电子。直径较窄的管子,缩小磁体和电子的距离。一种新的真空技术,保证窄管具有足够好的真空度。
管子内部涂上一层吸收气体原子的材料——非蒸发吸气剂涂层,为更窄的存储环管开辟道路,进而在管子周围的磁体布局更小更窄,但还需要新的磁体材料和计算机控制技术制造微米级的磁铁。
曲线更平滑
SLS 2.0用更多更小的磁铁布置电子储存环,磁铁排列更紧密,分布更均匀,曲线变得更平滑,这种结构称为衍射极限存储环,有利于提高电子束质量,这也决定了同步辐射的质量,同步辐射束的直径更小、更准直。
通过计算,SLS 2.0的X射线束参数将比现有参数提高30~35倍左右,同步辐射实验数据质量会提高很多。