一、簡介

實驗站由4B8彎鐵引出，線站提供130-360nm的真空紫外波段（VUV）的同步輻射光，用以各類發(fā)光材料的熒光光譜探測，研究VUV激發(fā)材料在真空、低溫等原位環(huán)境下的能量吸收、傳遞和發(fā)射過程，在新型閃爍體開發(fā)，等離子體顯示等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。VUV線站開發(fā)了遠(yuǎn)程實驗?zāi)Ｊ?，用戶足不出戶即可遠(yuǎn)程進(jìn)行換樣、樣品定位、溫度控制等操作流程，開展光譜數(shù)據(jù)采集并完成數(shù)據(jù)傳輸。

二、研究范圍

熒光粉、閃爍體等發(fā)光材料

三、實驗技術(shù)

熒光光譜和吸收譜等真空紫外光譜

四、樣品處的光斑參數(shù)

波長：130-360 nm

光通量（photons/s）：2×109 @ 180 nm

光斑尺寸（H×V）：2×1 mm2

五、束線結(jié)構(gòu)

圖1 光束線結(jié)構(gòu)實景圖

六、實驗站主要設(shè)備

光彈調(diào)制器，信號處理器，鎖相放大器，高壓電源

紫外可見熒光譜儀，熒光探測器，四維樣品調(diào)節(jié)裝置，液氦低溫裝置

七、研究工作和應(yīng)用成果（參考文獻(xiàn)）

1、圓二色譜（circular dichroism， CD）：

CD是指樣品對左旋和右旋圓偏振光的吸收差異，蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)，如a螺旋和b折疊等二級結(jié)構(gòu)對應(yīng)不同的CD譜型(圖3)，通過CD可以獲得蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的信息和了解構(gòu)象的變化。

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?圖2 SRCD和普通CD的區(qū)別（Chem. Soc. Rev., 2006）

深紫外到真空紫外（260－140 nm）圓二色譜是研究蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要手段，因為肽鏈的吸收就在這個波段范圍。商用CD譜儀由于其光源強度在<200 nm衰減很快，因此對于< 190nm的CD測試(圖2中陰影區(qū)域)，商用譜儀難以實現(xiàn)。而同步輻射裝置可以提供高強度的真空紫外光源，從而可以獲得高質(zhì)量的包含< 190 nm的同步輻射圓二色譜(SRCD)；向短波拓展，伴隨新的電子躍遷，對應(yīng)新的光譜結(jié)構(gòu)，所包含的結(jié)構(gòu)信息就越多，所確定的結(jié)構(gòu)就越精確；短波到200nm，能被準(zhǔn)確分辨的二級結(jié)構(gòu)數(shù)量是2，如果到178nm，這個數(shù)量將變?yōu)?！

4B8 圓二色譜裝置提供國際水準(zhǔn)的同步輻射圓二色譜探測[1,2]

圖3 α螺旋蛋白和β折疊蛋白的真空紫外圓二色譜結(jié)果[1]

圖4?（左）HSA蛋白測試結(jié)果標(biāo)明短波可到172nm，15次掃描的重復(fù)性很好和可以忽略的輻照損傷；（右）變溫SRCD，由4°C?→85°C?→4°C SRCD譜變化，研究構(gòu)象的折疊熱力學(xué)變化。

SRCD 應(yīng)用

structural Genomics:　? Fold Recognition/Target Selection

　? Membrane Proteins

　? Complementary to X-ray/NMR/EM

　　　　 Design of Constructs

　　　　 Relate Structures to Function

　　　　 Relate Crystal To Physiological

　　　　 Natively Unfoleded Protein

　? Sugars and Glycoproteins

　? Macromolecular Interactions

Functional Genomices:　? Identification of Ligands

　? Drug Binding

　? Changes Associated with Mutations

時間分辨圓二色譜?

將于2009年投入激光溫度躍升時間分辨圓二色譜探測，將為蛋白質(zhì)動力學(xué)研究提供強有力的pump-probe方法。利用納秒的近紅外紅外激光脈沖為pump，將蛋白質(zhì)溶液瞬時加熱，達(dá)到非平衡態(tài)，利用同步輻射圓二色譜和中紅外吸收譜作為probe，研究肽鏈折疊的動力學(xué)信息。圖5為激光溫度躍變時間分辨系統(tǒng)示意圖。

圖5 激光溫度躍變時間分辨系統(tǒng)示意圖

2、熒光光譜

照明和顯示離不開發(fā)光材料，熒光光譜是探測材料性質(zhì)的重要手段。發(fā)光材料的激發(fā)源各種各樣，而真空紫外（VUV)激發(fā)的發(fā)光材料在綠色無汞熒光燈和等離子顯示應(yīng)用中有重要作用。而真空紫外光譜是研究VUV激發(fā)材料的能量吸收、傳遞和發(fā)射過程的必需的手段。例如一個的高能量真空紫外激發(fā)光子，如何通過量子剪裁，發(fā)射多個低能可見光光子，使得量子效率大于100％。稀土離子是最重要的發(fā)光中心，作為稀土大國，BSRF真空紫外熒光光譜探測，積極推動了國內(nèi)真空紫外激發(fā)光譜研究，在熒光粉、閃爍體等領(lǐng)域取得豐碩的成果。

圖6?照明和顯示用的商用熒光粉，上圖白光熒光粉，下圖各種三基色熒光粉（Angew. Chem. Int. Ed. 1998）

圖7? 4B8 熒光光譜探測結(jié)果：（左）真空紫外激發(fā)譜和發(fā)射譜[4]；(右)真空紫外激發(fā)發(fā)光材料的照片和色坐標(biāo)[5]

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外地用戶足不出戶，樣品寄到實驗站，實驗站按約定順序裝樣，用戶通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行樣品選擇、樣品位置調(diào)節(jié)、溫度控制、光譜采集、數(shù)據(jù)傳輸，來完成遠(yuǎn)程實驗。遠(yuǎn)程實驗受到用戶熱烈歡迎，不僅免除用戶旅途奔波，關(guān)鍵是根據(jù)測試結(jié)果，改進(jìn)樣品制備，再及時進(jìn)行新的測試，將測試和改進(jìn)有機結(jié)合，大大提高了研究效率。目前外地用戶均采用遠(yuǎn)程實驗。

時間分辨熒光光譜：

同步輻射的脈沖結(jié)構(gòu)(BEPCII 下的脈沖寬度～150ps)，為開展時間分辨研究提供了很好的探測手段。除了真空紫外激發(fā)，利用BSRF光源廣譜調(diào)諧范圍，可以開展從硬X射線到紫外波段的熒光探測。

圖9 原3B1B VUV線站（4B8前身）下利用時間相關(guān)單光子計數(shù)（TCSPC)采集的時間分辨熒光壽命譜

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八、最新發(fā)表文章：

1. Miles AJ, Hoffmann SV, Tao Y, Janes RW, Wallace BA Synchrotron Radiation Circular Dichroism (SRCD) spectroscopy: New beamlines and new applications in biology， Spectroscopy,21(2007)245

2. Miles AJ, Janes RW, Brown A, Clarke DT Sutherland JC, Tao Y, Wallace BA and Hoffmann SV, Light Flux Density Threshold at Which Protein Denaturation is Induced by Synchrotron Radiation Circular Dichroism (SRCD) Beamlines, J.Synchrotron Radiation, 15(2008)420.

3. Burkov VI, Goncharova LA, Gusev GA, Kobayashi K, Moiseenko EV, Poluhina NG, Saito T, Tsarev VA, Xu JH and Zhang GB, First Results of the RAMBAS Experiment on Investigation of the Radiation Mechanism of Chiral Influence, Origins of Life and Evolution of Biospheres, 38(2008)155

4. Han B, Liang HB, Tao Y and Su Q, Luminescent properties of YBa3B9O18 :Ce3+ in vacuum ultraviolet–visible region, J. Phys. D: Appl. Phys. 41 (2008) 055410

5. Zhong JP, Liang HB, Han B, Su Q, Tao Y, NaGd(PO3)4:Tb3+ – A new promising green phosphor for PDPs application, Chemical Physics Letters 453 (2008) 192

九、聯(lián)系人

線站負(fù)責(zé)人：張兵兵，010-88235978，zhangbb@ihep.ac.cn

用戶聯(lián)系人：黃艷，010-88235978，huangy@ihep.ac.cn