Minimierung der Hintergrundstrahlung in der Synchrotron-Kristallographie

Bei der Nutzung eines Synchrotrons in der Kristallographie für Beugungsexperimente bei langen Wellenlängen ist es notwendig, die Streustrahlung im Hintergrund zu minimieren. Im Rahmen eines unter dem Fünften Rahmenprogramm der EU finanzierten Projekts wurde ein bewegliches Strahlstopp-Gerät entwickelt, das so positioniert werden kann, dass es Signal-Stör-Verhältnisse optimieren und die Messungen verbessern kann.

Bei der Nutzung von Synchrotron-Strahlung zur Untersuchung der Struktur von Makromolekülen durch Kristallographie zerstreut sich der Röntgenstrahl auf seinem Weg durch die Luft. Das Kristall wird zwischen zwei Geräten positioniert, die als Kollimator und Strahlstopp bezeichnet werden. Diese werden eingesetzt, um die Strahlung auf einen bestimmten Bereich zu beschränken. Die Streuung tritt innerhalb dieses Raumes auf und kann die Erkennung geringer Signale beeinflussen, wenn beispielsweise MAD-Verfahren (Multiple-wavelength Anomalous Dispersion – anomale Streuung bei verschiedenen Wellenlängen) angewandt werden.

Das Team des EXMAD-Projekts entwickelte einen regulierbaren Strahlstopp, der bedeutend näher am Kristall positioniert werden kann. Der Strahlstopp ist durch das Drehen von Schrauben in zwei senkrechte Richtungen beweglich und an einer Seite beschnitten. Dies verkürzt die Länge des Wegs durch die Luft, den der Strahl hinter sich bringen muss, reduziert die Streuung und verbessert das Signal-Stör-Verhältnis für den Detektor.

Darüber hinaus wurde die Größe des Auffangglases für den Röntgenstrahl vom typischen Durchmesser vorheriger Modelle von 2mm bis 2.5mm auf die bedeutend kleinere Größe von 1.5mm verringert. Dies reduziert die Größe des Schattens auf den Strahlendetektor und verbessert so die Auflösung der ermittelten Daten.

Die neu entwickelte Strahlenstop-Schale wurde ohne Modifikation an einer vorhandenen Halterung befestigt, indem ein dünner Metallstreifen anstelle von Mylarfolie verwendet wird. Diese Einrichtung ist stärker und widerstandsfähiger gegenüber Stößen durch Synchrotron-Nutzer, sie ermöglicht eine akkuratere Zentrierung des Strahlstopps und die Vermeidung einer asymmetrischen Streuung des Strahls.

Der neue Entwurf steht zur weiteren Nutzung durch Kristallographie-Laboratorien, Bildungseinrichtungen und die Industrie zur Verfügung.