X射线晶体学

McGovern医学院是分子生物学财团（MBC）的创始成员，该公司在高级光源（ALS）同步器（Berkeley CA）上构建和运行，目前构建并运行疯狂的X射线光束线4.2.2（“超级弯刀”）。

凭借我们对这款梁线的所有权和年度维护费的支付，我们在麦戈文医学院的我们可以访问Beamine和MBC的工作人员，包括安排伯克利的个人旅行，以便在伯克利的手机上进行操作与操作员协助一起使用。此外，在2007年，我们通过从休斯顿实验室的工作站访问计算机访问来远程控制光束线的能力。Beamline使用Citrix客户端/服务器软件，允许远程，密码保护的在线访问光束线控件（通常称为“ FedEx Crystallography”）。晶体被运送到光束线人员，他们将晶体加载到Rigaku机器人中。

Rigaku机器人允许用户远程访问光束线，控制晶体定位，定义用于筛查或完整衍射数据收集的X射线曝光协议，以及数据传输到用户家庭机构中的工作站。这种遥控能力已由生物化学和分子生物学系的膜生物学中心实施。（注意：如果远程用户在下班后需要帮助，他们可以致电支持人员，他们可以通过互联网检查问题。通常，此过程足以解决问题。有些问题需要支持人员的身体干预，所有三个支持人员都在距光束线的30分钟内。我们的经验是，此过程得到了很好的支持。）

从技术上讲，光束线4.2.2几乎是大分子晶体学站的理想选择。它的5T偶极磁铁源在1.9 GEV ALS电子存储环中提供了一个临界能量为12 keV的频谱，非常适合大分子晶体的X射线衍射。源很小，其角度宽度也很小，因此可以通过X射线散发且具有良好的X射线光学器件实现X射线束的非常紧密的焦点。4.2.2的X射线光学元件由Gerd Rosenbaum博士设计，并由L.R.实施。亚利桑那州斯科茨代尔（Larry Rock）的设计。这些基本上与在许多APS和NSLS光束线上实现的光学元件基本相同，其中包括世界上最有生产力的结构生物学束线APS BEAM线19-ID。ALS 4.2.2是使用Rosenbaum-Rock Optics的第一个西海岸束线。光束线4.2.2在宽光谱上提供高通量和高通量密度：5 - 15 KEV。在此能量范围内，光束线4.2.2将总通量超过1012/s的垂直斑点和125µm的水平（磁通密度超过1.5 x 1014/s/mm2）。梁基本上是平行的，具有高斯横截面。 The energy resolution is that of its Si(111) monochromator crystals: about 0.00014, or about 1.7 eV at the selenium edge (12.66keV). These测量参数表明，就技术性能而言，ALS 4.2.2是世界上顶级梁之一。

黑色检测器

黑色探测器系统的一个独特特征是，其磷光膜转化膜的光与透镜相连，而不是所有其他商业蛋白质晶体学检测器中使用的光纤锥度。该镜头是由CA的Optics One，Inc。在2002 - 2003年期间通过与MBC的合同在NIH Grant R01 RR16334（Edwin Westbrook，P.I。）的财政支持下开发的。该镜头基本上没有几何变形：将图像映射到笛卡尔系统中，图像场上的任何点都与笛卡尔坐标中的位置相比，图像场上没有偏差超过0.2像素（16µm）。在没有几何失真校正的情况下，可以处理记录在黑色检测器上的数据，几乎没有可分辨的数据质量降解。同样，与光纤锥度的情况相反，镜头响应灵敏度是光滑的。纤维电锥体表现出突然的不连续性，称为“剪切失真”，相邻纤维彼此失去接触。同样，纤维磁锥显示相邻像素之间敏感性的突然变化，在许多情况下，高达50％。“鸡线”不均匀性是由于锥度纤维束之间的边界上的瑕疵造成的，这些束带是通过将捆绑捆在一起制成的，以使大型纤维圆柱体将其拉入锥形形状。光纤锥度越大，它包含的缺陷就越多。尽管可以使用适当的洪水图像纠正空间不均匀性，以纠正一阶（Pflugrath，1997），但这种处理引入了微妙的，不良的错误（Thomas，1990）。 Smooth uniformity correction, as manifest by a lens, avoids these problems.

镜头所避免的纤维电锥的另一个问题是锥度内的光散射。玻璃纤维完全包含传输光的概念仅在光学隔离时才是正确的。但是，如果触摸，光确实在相邻的纤维之间进行近情。为了降低这种效果，光纤制造商将黑色纤维引入束：通常六分之一的纤维是黑色的。这种“壁外吸收器”（EMA）将透明度降低了约20％，但确实通过减少光散射来锐化图像。但是，仍然存在一些散射，这是光纤透视的一个众所周知的特征，它们的图像表现出“尾巴”，远离光刺激很远，低水平（占峰值的0.1％ - 1％）从点源750µm）。在镜头光学元件中看不到这种尾巴，这基本上提供了完美的高斯响应。

黑色系统使用薄（〜50µm）GD₂o₂S：将事件X射线转换为可见光的欧盟磷光膜。GD的输出频谱₂o₂S：欧盟有几条排放线，从580nm - 720nm扩散。因此，在黑色系统中使用的镜头旨在集中整个频谱：镜头是“可观的”。MBC指出，光学镜头在该光谱中，从一个源，半径为20µm的圆中，将一个镜头聚焦在该光谱中的99％。MBC证明镜头符合此规范。当然，磷剂会降解镜头的点响应，因为磷在其内部产生的光。但是，与迄今为止测试的任何光纤耦合的CCD系统相比，黑色检测器的测量点响应更加清晰，更紧密，包括ADSC，MAR和ESRF“ FRELON”系统（John Morse，个人交流）。