4B8-真空紫外实验站

一、简介

实验站由4B8弯铁引出，线站提供130-360nm的真空紫外波段（VUV）的同步辐射光，用以各类发光材料的荧光光谱探测，研究VUV激发材料在真空、低温等原位环境下的能量吸收、传递和发射过程，在新型闪烁体开发，等离子体显示等领域发挥重要作用。VUV线站开发了远程实验模式，用户足不出户即可远程进行换样、样品定位、温度控制等操作流程，开展光谱数据采集并完成数据传输。

二、研究范围

荧光粉、闪烁体等发光材料

三、实验技术

荧光光谱和吸收谱等真空紫外光谱

四、样品处的光斑参数

波长：130-360 nm

光通量（photons/s）：2×10⁹ @ 180 nm

光斑尺寸（H×V）：2×1 mm²

五、束线结构

图1 光束线结构实景图

六、实验站主要设备

光弹调制器，信号处理器，锁相放大器，高压电源

紫外可见荧光谱仪，荧光探测器，四维样品调节装置，液氦低温装置

七、研究工作和应用成果（参考文献）

1、圆二色谱（circular dichroism， CD）：

CD是指样品对左旋和右旋圆偏振光的吸收差异，蛋白质的二级结构，如a螺旋和b折叠等二级结构对应不同的CD谱型(图3)，通过CD可以获得蛋白质二级结构的信息和了解构象的变化。

 图2 SRCD和普通CD的区别（Chem. Soc. Rev., 2006）

深紫外到真空紫外（260－140 nm）圆二色谱是研究蛋白质二级结构的主要手段，因为肽链的吸收就在这个波段范围。商用CD谱仪由于其光源强度在<200 nm衰减很快，因此对于< 190nm的CD测试(图2中阴影区域)，商用谱仪难以实现。而同步辐射装置可以提供高强度的真空紫外光源，从而可以获得高质量的包含< 190 nm的同步辐射圆二色谱(SRCD)；向短波拓展，伴随新的电子跃迁，对应新的光谱结构，所包含的结构信息就越多，所确定的结构就越精确；短波到200nm，能被准确分辨的二级结构数量是2，如果到178nm，这个数量将变为6！

4B8 圆二色谱装置提供国际水准的同步辐射圆二色谱探测[1,2]

图3 α螺旋蛋白和β折叠蛋白的真空紫外圆二色谱结果[1]

图4 （左）HSA蛋白测试结果标明短波可到172nm，15次扫描的重复性很好和可以忽略的辐照损伤；（右）变温SRCD，由4°C →85°C →4°C SRCD谱变化，研究构象的折叠热力学变化。

SRCD 应用

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

时间分辨圆二色谱 

将于2009年投入激光温度跃升时间分辨圆二色谱探测，将为蛋白质动力学研究提供强有力的pump-probe方法。利用纳秒的近红外红外激光脉冲为pump，将蛋白质溶液瞬时加热，达到非平衡态，利用同步辐射圆二色谱和中红外吸收谱作为probe，研究肽链折叠的动力学信息。图5为激光温度跃变时间分辨系统示意图。

图5 激光温度跃变时间分辨系统示意图

2、荧光光谱

照明和显示离不开发光材料，荧光光谱是探测材料性质的重要手段。发光材料的激发源各种各样，而真空紫外（VUV)激发的发光材料在绿色无汞荧光灯和等离子显示应用中有重要作用。而真空紫外光谱是研究VUV激发材料的能量吸收、传递和发射过程的必需的手段。例如一个的高能量真空紫外激发光子，如何通过量子剪裁，发射多个低能可见光光子，使得量子效率大于100％。稀土离子是最重要的发光中心，作为稀土大国，BSRF真空紫外荧光光谱探测，积极推动了国内真空紫外激发光谱研究，在荧光粉、闪烁体等领域取得丰硕的成果。

图6 照明和显示用的商用荧光粉，上图白光荧光粉，下图各种三基色荧光粉（Angew. Chem. Int. Ed. 1998）

图7  4B8 荧光光谱探测结果：（左）真空紫外激发谱和发射谱[4]；(右)真空紫外激发发光材料的照片和色坐标[5]

 时间分辨荧光光谱：

同步辐射的脉冲结构(BEPCII 下的脉冲宽度～150ps)，为开展时间分辨研究提供了很好的探测手段。除了真空紫外激发，利用BSRF光源广谱调谐范围，可以开展从硬X射线到紫外波段的荧光探测。

图9 原3B1B VUV线站（4B8前身）下利用时间相关单光子计数（TCSPC)采集的时间分辨荧光寿命谱

八、最新发表文章：

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、联系人

线站负责人：张兵兵，010-88235978，zhangbb@ihep.ac.cn

用户联系人：黄艳，010-88235978，huangy@ihep.ac.cn