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BSRF同步辐射生物大分子光束线设计和性能研究

常广才  
【摘要】:同步辐射光源因其独特而优异的性质,已经渐渐成为许多学科前沿领域不可缺少的研究手段,对现代科学事业起着越来越重要的作用。同步辐射技术的发展,促进了这些研究领域不断地产生出优秀的创新性研究成果.同步辐射在结构生物学领域的应用就是其中一个典型的例子。通过使用同步辐射光源作为生物大分子晶体衍射实验的光源,一大批用常规光源无法解析或者解析精度不够的生物大分子结构被解析出来,极大地促进了结构生物学的发展。而为晶体衍射实验提供光源传输变换技术的,正是同步辐射生物大分子光束线。 同步辐射光束线是同步辐射试验装置中的重要组成部分,他把同步辐射光从储存环光源处传输到实验站,并在传输过程中对同步光进行处理、变换,以满足实验站的要求。同步辐射光束线设计是一门涉及物理、光学、机械、辐射防护和真空等多种学科的综合技术。 本文紧密结合BSRF二期改造工程中新建的生物大分子1W2B光束线站,对从实验需求、设计原理,到建设调试、开放运行的整个过程做了详细的阐述。 论文的第一章从同步辐射的基本原理出发,系统的解释了同步辐射光源、光学元件以及同步辐射光束线设计的原理,以及蛋白质晶体学多波长异常衍射实验的原理,为同步辐射生物大分子光束线的建设打下坚实的理论基础。 论文的第二章通过蛋白质晶体学实验多波长异常衍射实验的性能需求,有目的地选择同步辐射光源以及光束线的设计方案。并通过对光束线中光学元件的选择和优化,最终设计出适合蛋白质晶体学实验的生物大分子光束线,给出一个合适的光束线建设的设计指标。 论文的第四章通过讨论北京同步辐射一机两用问题,引出生物大分子光束线在高能物理的兼用模式下,并通过模拟其性能指标,为实际的使用运行提供理论依据。 论文的第五章详细介绍了北京同步辐射1W2B生物大分子光束线的建设情况,同时给出了光束线调试的具体步骤,为改进光束线的性能或建设更多新的光束线提供了丰富的经验指导。最后给出光束线的实测性能,对比其与实验需求之间的关系,找出优势和不足,为进一步提升光束线性能打下基础。 论文的结尾简单的介绍了基于第三代同步辐射的一些波荡器物理参数的设计。结合生物大分子实验的特点,给出一个合适的物理参数(周期长度)的设计。通过建设1W2B生物大分子光束线站,北京同步辐射为蛋白质晶体学实验的供给机时大大增加,为我国结构生物学的发展又提供了一个优秀的研究平台。


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