歐洲同步輻射光源

歐洲同步輻射光源(ESRF)(European Synchrotron Radiation Facility)位於法國東南部的格勒諾布爾市,是世界上首座第三代同步輻射光源。它所在的格勒諾布爾市是法國重要的科研和高技術工業城市,是歐洲最高山脈阿爾卑斯山的“大門”,號稱“法國矽谷”。流經該市的兩條大河,伊澤爾河(Isere)和扎克河(Drac)在西北郊匯合,ESRF就建在這兩條河之間的“半島”的尖上。

結構,作用,各國出資比例,研究領域,

結構

ESRF是世界三大高能加速器之一,由注入器、增強器和儲存環組成,被加速的電子束在儲存環中經過磁結構諧振器的振盪,發出大量高精度的光束,電子束能量為60億電子伏特。
注入器:直線加速器,電子束在真空環境的電場中逐漸加速,直至接近光速。
增強器:周長為300米的同步加速器,內含加速腔和彎轉磁鐵。磁場效應將隨著電子束能量的不斷增大而增大,直到6GeV。
儲存環:周長844米,內配置64彎轉磁鐵。電子束團每秒鐘圍繞844米的儲存環旋轉30萬圈。

作用

ESRF為能夠長期致力於結構生物學方面的研究,新建成了全自動化蛋白質晶體學光束線站ID23。它包括兩個實驗室,配備高清晰微衍射計、光學CCD探測計。這將大大有助於生物學家研究成千上萬,甚至上百萬、上億個蛋白質的結構和功能,包括它們的詳細信息和它們相互作用中調控蛋白質功能的機制,以加快新藥研製的步伐。

各國出資比例

法國 27.5%,德國 25.5%,義大利 15%,英國 14%,西班牙 4%,瑞士 4%,荷蘭、比利時 6%,丹麥、芬蘭、挪威、瑞典 4%。其他:葡萄牙1%、以色列1%、奧地利1%、波蘭1%、1.05%(捷克共和國、匈牙利、斯洛伐克)。

研究領域

1.生物學:生物學最重要趨勢是研究蛋白質的結構。蛋白質是維繫生命基礎的大分子,它的功能是由結構決定的,也就是三度空間中,分子內原子的排列架構。X光晶體結構分析就是研究蛋白質內原子結構的上選工具。自從有了同步輻射光源,X光晶體結構分析已經成為生物學家不可或缺的工具。
2.化學:化學家和生物學家在研究催化作用時,必須研究動態的分子反應,才能真正了解化學反應是如何運作。ESRF就如一個超級快速照相機,可以“拍攝”幾納秒(10-9 s)甚至皮秒(10-12 s)之間發生的分子結構變化。
3.醫學:用ESRF光源攝取心臟、肺臟、腦部影像,以低於醫院設備的輻射劑量,減低對人體的侵害,並獲得更明晰的影像,進行以前不可能做到的數量研究。未來還可能改善癌症的治療方法。
4.地球科學:研究地心取樣,幫助科學家了解地震、火山爆發等現象,也可推測其它星球上是否有生命存在。使用ESRF可研究極為細微的樣品在極端的溫度、壓力條件下的反應。
5.物理:原子是研究“無限小”世界的基本材料,量子物理學就是在納米的層次,研究物質的幾何、電子、磁場結構和物質相關特性之間的關係。ESRF很多用戶從事材料表面原子頂層結構的研究,其套用將有助於微電子工業的發展。
6.材料學:合金、半導體、液晶、聚合體、膠體、玻璃、光纖、塑膠、觸媒等各式各樣的材料,都可以用X光來研究。生物取樣也是一樣。ESRF提供的多種技術,給予科學家無限的可能。例如研究蜘蛛絲形成時的結構,可能可以仿真製造一種像鐵絲一樣堅韌、又比尼龍更有彈性的聚合體。
7.環境科學:一部份ESRF的研究者正在開發一種“乾淨”的能源,或者分析受到輻射污染的土壤、水。
8.工業套用:在ESRF進行的研究有1/4以上和工業套用直接有關。ESRF可以模擬工業生產時的電場、磁場、機械限制、化學反應、溫度、濕度、壓力等條件,製藥、化妝品、農產、建築、微電子、冶金、製紙、化學等工業,都樂意和ESRF合作進行研發。

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