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钻石光源

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英国国家同步加速器科学设施,为研究提供高亮度光束和先进分析仪器。

最近更新 2026年11月4日

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概览

钻石光源是英国位于牛津郡哈威尔科学与创新园区的国家同步辐射设施。它产生极其明亮的电磁辐射束,范围从远红外延伸到X射线区域,用于研究物质的结构、组成和行为的实验。尽管它不是面向消费者的传统品牌,但钻石光源作为主要的国家研究基础设施提供者:大学、公共实验室、公司和国际研究团队利用其光束线和专业仪器来回答生物学、医学、化学、物理学、材料科学、工程学、环境研究和文化遗产方面的问题。 该设施由钻石光源有限公司运营,该公司成立于2002年3月,是一家合资企业。其资金模式得到公共支持,科学技术设施委员会提供大部分核心资金,惠康基金会提供其余部分。该公司旨在设计和运营柴郡达斯伯里实验室同步辐射源的替代设施。该建设是当时英国资助的最大的科学基础设施项目之一,据报道,主楼、加速器系统、初始光束线和相关办公室的建设支出约为2.6亿英镑。 钻石光源于2007年1月开始产生首个用户光束,并于同年10月由伊丽莎白二世女王正式启用。该设施围绕一个3 GeV电子储存环建造,周长约561.6米。电子通过电子枪、直线加速器和增强器同步加速器加速后进入储存环。弯曲磁铁和插入件引导并扰动电子,产生比普通实验室X射线源更亮、更精确可控的光束。被称为光束线的实验站针对不同方法(如晶体学、衍射、光谱学、成像和断层扫描)调整这种辐射。 银色环形建筑群占地超过43,000平方米,设计可容纳约33条光束线。设施开放时有7条光束线运行;参考资料记录到2019年有32条运行光束线。这些光束线支持大分子和非生物学研究。钻石光源还拥有电子显微镜能力,包括用于结构生物学的冷冻电子显微镜和用于先进材料研究的仪器。这些能力使研究人员能够将同步加速器测量与互补的成像和分析技术相结合。 钻石光源的科学应用范围从确定与药物发现相关的蛋白质结构到检查飞机发动机风扇叶片等工程部件。研究人员利用该设施研究逆转录病毒感染机制、人组胺H1受体、降解PET塑料的酶、催化剂材料以及SARS-CoV-2的原子结构。其非破坏性成像能力也已应用于历史和考古物品,包括玛丽玫瑰号和密封或分层手稿。2023年,对赫库兰尼姆纸莎草纸的扫描支持了使用先进成像和机器学习方法在不物理展开的情况下阅读碳化卷轴的努力。 该设施还具有国际作用。通过“非洲研究和技术同步加速器技术”计划,钻石光源帮助扩大了非洲研究人员使用同步加速器方法的机会,并为发展非洲光源能力的长期努力做出了贡献。其研究社区包括学术、政府和工业用户,而其光束线和仪器提供的服务在普通实验室中难以复制。因此,钻石光源处于国家实验室、共享科学仪器和协作研究平台之间,而不是传统的商业产品品牌。

沿革

钻石光源源于英国对现代国家同步加速器设施的需求。在20世纪90年代,与达斯伯里实验室相关的科学家制定了新光源的计划,以取代柴郡的第二代设施——同步辐射源。设计研究于2001年完成。拟议的设施位于牛津郡哈威尔科学与创新园区,与其他主要研究基础设施(包括ISIS中子和缪子源和中央激光设施)相邻。 钻石光源有限公司于2002年3月成立,作为负责开发和运营该设施的运营公司和合资企业。该项目主要由英国政府通过科学技术设施委员会支持,惠康信托作为主要合作伙伴。据报道,建设计划耗资约2.6亿英镑,包括同步加速器大楼、加速器系统、首批七条光束线和相邻的办公设施钻石之家。该项目是自20世纪60年代卢瑟福阿普尔顿实验室的尼姆罗德质子同步加速器以来,英国资助的最大的科学设施之一。 中央机器是第三代同步加速器。电子由电子枪产生,首先由直线加速器加速,然后通过增强器同步加速器,再注入3 GeV储存环。环的周长约为561.6米,布置成多边形而不是简单的圆形轨道。弯曲磁铁使电子保持在路径上,而插入件引起受控振荡,产生强烈的同步辐射束。光束线提取并调节这些辐射用于特定实验,覆盖从X射线到远红外的波长。 钻石光源于2007年1月下旬产生首个用户光束,并于2007年10月19日由伊丽莎白二世女王正式启用。运营开始时可用七条光束线,随着科学计划的扩展增加了额外的站点。该设施设计可容纳约33条光束线;参考资料记录到2019年4月有32条在运行。这些站点服务于广泛的用户群,支持晶体学、衍射、光谱学、成像、断层扫描和其他方法。 研究记录证明了该设施作用的广度。早期工作包括在不打开古代文献的情况下对隐藏材料进行成像。后来的研究调查了逆转录病毒感染、与药理学相关的膜受体、催化纳米颗粒和能够降解PET塑料的酶。在COVID-19大流行期间,钻石光源提供了SARS-CoV-2的结构信息。该设施还支持了考古和历史文物的检查,包括与玛丽玫瑰号相关的材料,以及用于数字破译的赫库兰尼姆纸莎草纸成像。 钻石光源的能力通过安装电子显微镜扩展到其储存环和光束线之外。参考资料描述了十一台显微镜,包括九台专注于生命科学应用的冷冻电子显微镜和两台专门用于先进材料的仪器。一些冷冻电子显微镜能力是与赛默飞世尔科技合作提供的,用于工业用途。 该设施既有国内使命,也有国际外联功能。2017年,建立了“非洲研究和技术同步加速器技术”计划,据报道,英国研究与创新资助了三年370万英镑。该计划旨在让非洲研究人员获得同步加速器技术,特别是在能源材料和结构生物学方面,同时为未来非洲光源的准备做出贡献。 如今,钻石光源作为一个共享的科学平台运营,而不是传统的商业品牌。其用户包括大学、公共研究机构、行业和国际合作。其重要性在于高亮度3 GeV源、专用光束线、显微镜设施和技术专业知识的结合,使研究人员能够研究从整个物体到原子结构尺度的材料和生物系统。

  • 2023

    赫库兰尼姆纸莎草纸成像

    [1]

    非侵入性同步加速器成像支持了机器学习辅助破译碳化赫库兰尼姆卷轴的工作。

  • 2020

    COVID-19结构研究

    [1]

    钻石光源支持的研究提供了SARS-CoV-2的原子结构信息。

  • 2019

    32条光束线运行

    [1]

    参考资料报告称,截至4月,钻石光源已达到32条运行光束线。

  • 2017

    START计划建立

    [1]

    “非洲研究和技术同步加速器技术”计划开始扩大非洲研究人员使用同步加速器方法的机会。

  • 2007

    首个用户光束交付

    [1]

    钻石光源于1月产生首个用户研究光束,开始运营服务。

  • 2007

    正式启用

    [1]

    伊丽莎白二世女王于10月正式启用钻石光源。

  • 2002

    运营公司成立

    [1]

    钻石光源有限公司成立,作为负责开发和运营该设施的合资公司。

  • 2001

    设计研究完成

    [1]

    达斯伯里的科学家完成了旨在取代同步辐射源的英国新同步加速器设施的设计研究。

产品与定位

一个国家、公共支持的研究基础设施设施,为生命科学、物理科学、环境科学和文化遗产科学领域的用户提供高亮度同步加速器光、先进显微镜和专业科学专业知识。

  • 科学研究基础设施 · 2007

    同步加速器光束线

    钻石光源的光束线是专门的实验站,提取、聚焦和调节同步辐射用于特定研究技术。它们支持大分子晶体学、衍射、光谱学、成像和断层扫描,涵盖生命科学、物理科学、环境研究、工程和文化遗产。用户提供样品或与钻石光源的科学家和技术人员合作进行实验。

  • 显微镜

    冷冻电子显微镜

    钻石光源拥有用于结构生物学和相关生命科学研究的冷冻电子显微镜设施。这些仪器允许生物样本在快速冷却后以非常高的分辨率进行检查,补充晶体学和同步加速器方法。参考资料描述了九台冷冻电子显微镜,包括通过与赛默飞世尔科技合作提供给工业研究的仪器。

  • 先进材料研究

    材料显微镜

    钻石光源的材料聚焦电子显微镜能力用于研究先进材料和工程结构。与同步加速器测量相结合,这些仪器帮助研究人员将微观结构与物理、化学和机械性能联系起来。

  • 研究服务 · 2007

    科学用户访问和支持

    钻石光源为学术、政府和工业用户提供其加速器、光束线、显微镜和科学专业知识的访问。该服务包括基于提案的访问、实验支持、数据收集和专业指导,使研究团队能够使用在单个实验室中难以复制的设施。

营销活动

  • 2017非洲研究和技术同步加速器技术

    Africa · United Kingdom · International research community

    START计划旨在扩大非洲研究人员使用同步加速器技术的机会,重点是能源材料和结构生物学。它还支持了建立非洲光源的长期努力。

    结果. 该计划提供了访问和培训途径,并为未来非洲同步加速器能力的国际讨论做出了贡献。

品牌决策

  • 2007

    启动用户运营新品

    背景

    在建设和调试之后,新的3 GeV同步加速器已准备好提供实验光束。

    采取的行动

    钻石光源开始提供用户光束,并以七条初始光束线开放。

    后续影响

    光束线网络随着时间的推移而扩展,并可供广泛的学术、公共部门和工业研究社区使用。

  • 2002

    为国家设施创建专门的运营公司战略

    背景

    英国需要现代替代达斯伯里的同步辐射源,并需要一个单独的组织来交付新的牛津郡设施。

    采取的行动

    钻石光源有限公司成立,作为一家合资企业,主要由英国政府通过STFC和惠康信托支持。

    后续影响

    该公司成为新同步加速器及其相关用户设施的运营商。

来源2 个来源

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