دراسة لينة المسألة والأنظمة البيولوجية على نطاق واسع طول مقياس من نانومتر وميكرومتر مقاسات صغيرة في الزاوية النيوترون حيود الهئية-2

الهدف العام من هذه التجربة هو التحقيق في حجم وترتيب الأشكال البوليمرية المختلفة في محلول الماء على نطاقات الطول بين عشرات الأنجستروم وميكرون واحد. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجالات المادة اللينة والفيزياء الحيوية ، مثل خلط البوليمر ومحالله ، وتجميعات البوليمر المشترك للكتلة البرمائية ، والمواد الهلامية ، والغرويات ، وتمسخ البروتين ، وناقلات الأدوية الشحمية. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أن التوصيف الهيكلي والمورفولوجي يتم على نطاق واسع من الأطوال بدقة قابلة للتعديل على أداة تشتت نيوترون واحدة.

هذا العرض في مقياس حيود KWS-2 التابع لمركز جوليتش لعلوم النيوترونات ، مركز ماير لايبنتز. يحتوي مقياس الحيود على ثلاثة أوضاع عمل ، بما في ذلك وضع الثقب التقليدي. تمر النيوترونات أولا عبر محدد السرعة ، اختياريا من خلال مروحية شعاع ، وفتحات الموازاة عند المدخل والعينة ، قبل أن تناثرها العينة.

يسجل الكاشف الحساس للموضع الجسيمات المتناثرة. يمنع توقف الشعاع الشعاع المباشر من تشبع الكاشف ويحدد الحد الأدنى لزاوية التشتت التي يمكن الوصول إليها لتكوين أداة معين. الوضع الثاني هو وضع التركيز عالي الكثافة.

في ذلك ، توجد عدسات قبل العينة وفتحة عينة أكبر من الموازاة. تسمح هذه بقياس عينات أكبر بنفس دقة وضع الثقب. يمكن للوضع الثالث تحقيق حد أدنى أقل من نقل متجه الموجة من وضع الثقب.

يتم ذلك باستخدام فتحة مدخل موازية أصغر وعدسات. كما أنه يستخدم كاشفا أصغر حجما عالي الدقة حساسا للموضع وتوقف شعاع أصغر. ضع برج الكاشف الصغير عالي الدقة في نهاية الوحدة.

ابدأ في مرحلة العينة من مقياس الحيود لوضع العينات المحضرة. هنا ، العينات في مكانها في مرحلة العينة وفي خط الحزمة. تشمل العينات جزيئات البوليسترين في الماء والماء الثقيل ، وبوليمر ثنائي الكتلة في الماء الثقيل ، وعينات مرجعية.

مع وضع العينات في موضعها ، اترك منطقة العينة وأغلق باب الرصاص للمتابعة. في غرفة التحكم ، انتقل إلى كمبيوتر التحكم لبدء تشغيل برنامج القياس. هذه هي الشاشة الرئيسية لبرنامج التحكم.

في الخطوات التالية ، سيكون التركيز على الوظائف الموجودة على يسار الشاشة. أولا، حدد وظيفة التكوين للوصول إلى نافذة التكوين. من هناك ، حدد خيار قائمة بيانات المستخدم.

يؤدي هذا إلى حقول التعريف والتعليق التي يجب إكمالها. عند الانتهاء ، غادر بالنقر فوق حفظ. بعد ذلك ، حدد الدالة عينة.

في النافذة التي تفتح ، ستكون هناك قائمة بالعينات والمواضع على طول اليسار. حدد واحدا من هذه وابدأ في إدخال المعلومات المطلوبة. تتضمن المعلومات التي تم إدخالها عنوان العينة ونافذة حزمة العينة ومعلومات عن سمك العينة وتعليق.

انتقل إلى إغلاق وانقر فوقه لحفظ المعلومات. أدخل المعلومات الخاصة بكل عينة في التجربة. عند الانتهاء من جميع العينات، اترك نافذة العينة بالنقر فوق إغلاق.

مرة أخرى في نافذة التكوين، احفظ جميع التكوينات باستخدام خيارات القائمة ملف. ثم أغلق نافذة التكوين. في الشاشة الرئيسية ، حدد وظيفة التعريف.

يتم إستخدام نافذة التعريف لتحديد برنامج الإعداد والقياس التجريبي. حدد الدالة عينة التي تفتح نافذة تحديد العينات. في عمود العينات المعروفة في نافذة تحديد العينات، اختر العينات ال 12 التي يجب قياسها.

استخدم السهم الأزرق لنقلها إلى حقل العينات المحدد. لإعادة ترتيب إدخال في العينات المحددة، حدده واستخدم الأسهم الزرقاء العمودية. إذا لزم الأمر، قم بتغيير حقول المعلومات للعينات.

اترك النافذة بالنقر فوق حفظ/إغلاق. الآن ، اختر كاشف وظيفة من نافذة التعريف. يؤدي هذا إلى فتح نافذة تعريف القياسات.

انتقل إلى حقل المحدد واختر القيم المناسبة للطول الموجي. انتقل إلى منطقة القياس وحدد قياسي لاختيار قياس ثابت. انتقل إلى منطقة "شروط النهاية" لاختيار الوحدة الزمنية المناسبة لوقت القياس.

تابع بالانتقال إلى منطقة تحديد كاشف ومسافات الموازاة. هنا ، يتم ملء حقول وقت قياس التجربة ، وإعدادات العدسة والمستقطب ، ومسافة الموازاة. مع تعريف هذا التكوين بالكامل، انقر فوق الزر جديد.

سيؤدي هذا إلى إصلاح التكوين وتخزينه في الجدول أدناه. بعد تحديد مجموعة التكوينات بالكامل، انقر فوق حفظ/إغلاق. سيقوم البرنامج بإنشاء قائمة بالقياسات.

يمكن فرزها باستخدام شروط الفرز في أسفل القائمة. قم بإزالة القياسات أو ضبط وقت القياس حسب الحاجة. اترك هذه الشاشة بالنقر فوق حفظ/إغلاق.

ثم ، في نافذة التعريف ، انقر فوق إغلاق للعودة إلى الشاشة الرئيسية. تابع عن طريق اختيار وظيفة التحكم. في الشاشة الجديدة ، قم بتسجيل الدخول لتأمين الجلسة لإنشاء البرنامج النصي للتحكم.

حدد تعريف الحلقة للتحقق من برنامج القياس الذي تم تحميله. اختر علامة التبويب القيم الحالية لرؤية تصور معلمات الجهاز أثناء القياسات. عندما تكون جاهزا ، اضغط على زر البدء وأجب عن الأسئلة المتعلقة بالسلامة لبدء القياسات.

يوجد في الجزء العلوي من الشاشة معلومات حول موضع الموازاة وموضع الكاشف والأجهزة النشطة. يحتوي الجزء الأوسط من الشاشة على معلومات حول العينة الحالية وحالة مصراع الشعاع والعدسات. على طول الجزء السفلي من الشاشة توجد معلومات تتعلق بتوقيت القياسات ، وتقارير عن كثافة الكاشف والشاشة ، وضفائر عد الأحداث ، وتفاصيل عن محدد السرعة ومعلمات المروحية.

بعد اكتمال القياسات ، افتح برنامج معالجة البيانات. من شاشة الفتح ، اختر خيار بدء جلسة جديدة على الجانب الأيمن من النافذة. ثم انقر فوق علامة التبويب معالجة البيانات.

عبر الجزء العلوي من منطقة اليد اليمنى ، يوجد شريط تمرير أفقي. استخدمه لتحديد عدد الشروط المستخدمة في التجربة. بعد ذلك ، حدد رموز القلم الرصاص الأصفر التي تشير إلى الصفوف التي تتطلب الإدخال.

يجب توفير أرقام التشغيل للخلية الفارغة ، EC ، الحزمة المسدودة ، BC ، وعينات المعايرة. الحقول مركزية للأرقام الشوطا القياسات ذات التشتت الأمامي القوية. حقول EB مخصصة لأرقام تشغيل الحزم الفارغة.

حدد المربعات أدناه لحساب انتقال العينات. أدخل القيم المناسبة لهذه الحقول في كل تجربة. بمجرد ملء الجدول ، حدد جميع الصفوف التي تحتوي على أزرار ذات أسهم خضراء وانقر فوق كل منها.

يؤدي هذا إلى تحميل المعلومات اللازمة لمعالجة البيانات. بعد ذلك ، قم بتسمية كل عمود من الأعمدة الصفراء بالنقر فوق رأس العمود وتقديم تسمية. عند الانتهاء من تسمية الأعمدة ، انتقل إلى الزر الجديد وانقر فوقه.

يؤدي هذا إلى إنشاء قائمة الملفات المراد معالجتها. قم بتسمية القائمة قبل المتابعة. ثم انقر فوق إضافة زر لتحميل ملفات البيانات.

انتقل إلى زر الإرسال وانقر فوقه للعثور على نقل كل عينة. ستظهر النتائج في جدول تم إنشاؤه. اختر Project لحفظ النتائج في المشروع الحالي.

بعد ذلك ، انقر فوق الزر I (x ، y) لإجراء تصحيح ومعايرة البيانات ثنائية الأبعاد. اتبع ذلك بالنقر فوق الزر I (q) للتصحيح والمعايرة والمتوسط الشعاعي للبيانات. يمكن الوصول إلى البيانات من هذه الإجراءات من خلال المجلدات الموجودة في النافذة أسفل الشاشة.

هذا هو نمط التشتت لجزيئات البوليسترين التي يبلغ نصف قطرها 500 أنجستروم ، باستخدام مسافة كاشف تبلغ ثمانية أمتار وطول موجي يبلغ خمسة أنجستروم. هذا النمط مخصص لجزيئات البوليسترين التي يبلغ نصف قطرها 1000 أنجستروم، وكاشف يبلغ 20 مترا، وطول موجي يبلغ 20 أنجستروم. هذا النمط النهائي مخصص للجسيمات التي يبلغ نصف قطرها 4000 أنجستروم ، ومسافة كاشف تبلغ 17 مترا مع عدسات في الكاشف الثانوي عالي الدقة ، وطول موجي يبلغ سبعة أنجستروم.

وفي جميع الحالات، يوزع مخطط الانتثار بشكل متناحي حول وقف الحزمة، الذي يحجب الحزمة المرسلة. فيما يلي المقطع العرضي المصحح والمعاير لجزيئات البوليسترين في الماء الثقيل بنصف قطر 500 أنجستروم. يمكن أن يغطي مقياس الحيود نطاقا واسعا من Q في وضع الثقب التقليدي عن طريق تغيير موضع الكشف واستخدام طول موجي واحد أو أكثر.

أظهرت البيانات سمات متجه الشكل للجسيمات الكروية. في Q المرتفع ، يهيمن المذيب على المظهر الجانبي ويكون مسطحا. يتم تصحيح هذه المقاطع العرضية لجزيئات البوليسترين نصف القطر المختلفة لمساهمة المذيبات.

عند Q المرتفع ، يكون المنحدر سالب أربعة ، وهو أمر نموذجي للأجسام الكروية. تؤدي قياسات المذيلات في الماء الثقيل إلى نمط التشتت ثنائي الأبعاد والمتوسط الشعاعي في وضع الثقب. يكشف استخدام وضع الدقة القابل للضبط بدقة أعلى عن الهيكل الدقيق للقمم.

بمجرد إتقانها ، يمكن القيام بهذه التقنية في غضون 24 ساعة إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر التخطيط للتجربة بناء على الأهداف العلمية. باتباع هذا الإجراء ، يمكن إجراء طرق أخرى مثل الفحص المجهري البصري و cryo-TEM للمساعدة في تحديد التشكل الكلي والمحلي لنظام التحقيق كوسيلة مساعدة لتفسير بيانات التشتت المعقدة.

بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال المادة اللينة والفيزياء الحيوية لاستكشاف أشكال البوليمر وكتلة البوليمر المشترك والبروتينات والجسيمات فوق الجزيئية والمواد الهلامية والنظام الغروي ، في التطبيقات الصحية والتكنولوجية. لا تنس أن العمل مع النيوترونات يمكن أن يكون خطيرا للغاية ويجب دائما اتخاذ الاحتياطات ، مثل تدابير الحماية التقليدية ، أثناء تنفيذ هذا الإجراء.