P2 生物防护蛋白质晶体学线站(BL10U2)配置了高性能的面探测器(Eiger X 16M),自研了同时具备垂直衍射仪和原位衍射仪的双衍射仪,以及全新设计的上样机械手。
图1 实验站构成图
(1)探测器
P2 生物防护蛋白质晶体学线站(BL10U2)配置的面探测器型号为Eiger X 16M,目前各主要数据处理软件(包括iMosflm,XDS,DIAL、autoPX和HKL2000等)均直接支持Eiger X 16M的实验数据,数据处理前不需要解压缩。不同于传统的探测器,Eiger探测器收集的原始衍射数据的文件不是每张衍射图一个文件,而是使用了一种称为HDF5的文件格式。HDF5是一种流行的且开源的储存科学数据的容器格式。目前被广泛使用在包括人工智能和自由电子激光等研究领域。Eiger X 16M输出的HDF5文件,有两种类型,分别为master文件和data文件。其中,master文件主要保存元数据,类似于image header,但提供的信息量要多得多,也可以保存少量原始衍射数据;data文件保存原始衍射数据。查看衍射图或数据处理的时候,只需要打开master文件就可以访问整套数据(Adxv除外,Adxv是需要打开data文件的)。
表1 探测器指标参数
Eiger X 16M探测器 | |
像素尺寸 | 75×75 µm2 |
像素数量 | 4150×4371 |
有效面积 | 311.2×327.8 mm2 |
最大速度 | 1 mm/s |
探测器-样品点移动距离范围 | 135-800 mm |
读出帧频 | 133 Hz(全幅) 750 Hz(4 M) |
最高分辨率 | 0.685 Å |
(2)自研双衍射仪
实验站建设期间克服辐射防护与生物安全共存的科学需求带来的工程难度,自主设计开发了支持常规模式和原位数据采集的双衍射仪,能够在不同实验模式间快速切换。
图2 原位数据收集图
图3 传统旋转数据收集图
(3)自研机械手
全新设计的上样机械手具有容量大、换样速度快、故障处理简洁的特点。晶体换样机械手包括三部分:大容量样品杜瓦、高稳定性机械手夹具与用户友好的机械手控制软件。该机械手换样速度为20秒,样品容量大于500个,抓手干燥时间小于40秒,具备图像辅助定位功能与样品二维码识别功能,能实现每小时多于15颗样品的筛选速度。
图4 自动换样机械手设计图(A.实物图 B.整体组成示意图 C. 新型样品杜瓦设计图 D. 新型机械手夹具设计图)
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