Установка для дифракционных исследований биологических объектов

(51) 4 01 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ юл. 9 27ологической физик Сергиен равочни е, 1980 ство СССР 3/20, 198 г 7 гв ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт биАН СССР(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ДИФРАКЦИОННЫХИССЛЕДОВАНИЙ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ(57) Изобретение относится к областирентгеноструктурного анализа. Цельюего является повьппение информативности исследования. В установке длядифракционных исследований биологических объектов на синхротронном излучении, которая содержит средстваодновременной регистрации дифракционных картин в рентгеновском и оптическом диапазонах, средство диафрагирования рентгеновского пучка использо1 Р 45 вано в качестве коллимирующего устройства для рентгеновского,и оптического излучений, светоприемники 16,17 расположены в задних фокальныхплоскостях средств фокусировки 18,19 и ориентированы на максимумы и-хпорядков дифракционной картины, Кроме того, для обеспечения корректировки ошибок измерений в процессеэксперимента 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 синхротран- Б ного излучения.Цель изобретения - повышение информативности исследования.На чертеже показана принципиальная схема предлагаемой установки. 10Установка для дифракционных исследований биологических объектов на синхротронном излучении содержит установленные по ходу пучка синхротронного излучения систему 1 формирова ния рентгеновского пучка, средство 2 диафрагирования пучка, держатель исследуемого объекта (образца) 3 са средством 4 его управления, вакуумный объем 5 с входным 6 и выходным 7 20 окнами, детектор 8 рентгеновского излучения с блоком 9 обработки, источник 10 оптического излучения, первое зеркало 11, второе зеркало 12, устройство 13 регистрации оптическа го 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 зО 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, р21 асположенные в передних факальных плоскостях средств фокусировки. 11 еханизм 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 1формирования рентгеновского пучка,средство 2 диафрагиравания пучка исредство 27 дискретнага ослабленияинтенсивности рентгеновского потока,прошедшего через исследуемый объект3 на детектор 8 рентгеновского излучения, При этом подбирают требуемуюплатность пластины 28, которую устанавливают в нулевой порядок дифракционной картины ат объекта 3 спомощью механизма 29. После окончания юстиравки фиксируют за выходнымокном 7 вакуумного объема 5 местопрохождения рентгеновского пучка,например, с помощью рентгеначувствительного материала,Затем перекрывают поток синхротронного излучения перед устройством 1., выводят с оптической аси рентгеновского пучка пластины 28 устройства 27 и настраивают поток оптического из.пучения ат источника 1 О с помощью первого зеркала 11. В качествеФормирующей щели перед объектам 3используют средство 2 диафрагиравания, Оптические оси потоков рентгеновского и оптического излучений располагают коаксиально, Зта обеспечи 1245970вается 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 прОводятся 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 местно со средствами 20 и 2 1 ориентируются на максимумыпорядков дифракционной картины, симметрично расположенных относительно максимум нулевого порядка. Щелевыми диафраг мами 22 и 23 ограничивают оптимальную зону регистрации диафрагированных потоков, которая затем равномерно проецируется на светоприемники 16 и 17. В исходном положении при статическом состоянии структуры объекта 3 выравнивают интенсивности световых 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 17 можно использовать фотодиоды, которые подбирают по зональной чувст вительности их Фотокатодов. По графику зональной чувствительности определяют допустимое перемещение по фотокатоду Ь, при котором возможные изменения, чувствительности адекватны пороговой интегральной чувствительности фотодиода Б, По следующим выражениям определяют динамический диапазон измерения л периода структуры 1 объекта исследования 3, исходя из зональной чувствительности фотокатодов, и минимально допустимую величину измерения периода структуры ЬР у исходя из пороговой интеГральной чувствительности светоприемни -ков Б, и дисперсиинеравномернойплотности фильтра 25 или дисперсии 1интенсивности потока после Фильтра25 при установленной перед ним маске:1 Ь (61= - агсгр- соз агсз 1 п -) э 1 . 1 Угде 1 - длина волны когерентного оптического излучения от источника 10;Г - заднее фокусное расстояниесредств 18 и 19 фокусировки,г - расстояние объект исследования 3 - фильтр 25 линейнойнеравномерностью.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 11 порядка, которые возникают только на структуре объекта 3, например, за счет изменения его физических и оптических свойств в месте прохождения луча, Светоприемник 17.1245970 50 ВВИПИ Заказ 3992/36 Тираж 778 Подписное роизв.-полигр, пр-тие, г, Ужгород, ул, Проектная 4 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 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 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. 30 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 кого излучения и расположенные перед и за держателем исследуемого объекта, источник оптического излучения, ориентированный 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 устройстварегистрации оптического излучениясовместно с частью корпуса вакуумного объема, в котором расположеновторое зеркало, и дифференпиальныйусилитель, причем первое средствонейтральной фильтрации состоит изщелевой диафрагмы и фильтра с однородной плотностью по всему полю диафрагмы, второе средство нейтральнойфильтрации состоит из щелевой диафрагмы, фильтра с линейно изменяющейся плотностью по полю диафрагмыили однородной плотностью и наложенной маской с линейной изменяющейсяплощадью вдоль диафрагмы, а такжемеханизма 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 рентгеновскогоизлучения установлено в вакуумномобъеме перед выходным окном, квходам дифференциального усилителяподключены выходы светоприемников,а выход указанного усилителя подключен к блоку обработки и/или средствам управления исследуемым объектом,