用于 X 射线自由电子激光稳定兆赫兹液体样品递送的 3D 打印片流喷嘴
仪器与探测器
2024-11-27 v1 应用物理
生物物理
摘要
X 射线自由电子激光（XFELs）能够以前所未有的空间和时间分辨率探测正在发生的化学与生物反应。这一目标中的主要挑战是以能产生最高质量和效率数据的方式将样品递送到 X 射线相互作用点。这受到光源本身限制以及光束线环境中操作的制约。对于液体样品，解决方案通常涉及高速液体射流，能够跟上 X 射线脉冲的速率。然而，传统射流并不理想，因为射流会发生辐射诱导爆炸，并且其圆柱几何形状与许多光束线的 X 射线指向不稳定性相结合，导致每次脉冲的相互作用体积都不同。这使数据分析复杂化并造成测量误差。一种替代几何形状是液体片流喷嘴，其在大面积上厚度恒定，消除了与 X 射线指向相关的问题。由于液体片可以做得非常薄，辐射诱导爆炸得以减少，从而提升了其稳定性。它们对于受益于小相互作用体积的实验尤其具有吸引力，例如涨落 X 射线散射和若干类型的光谱学。尽管近年来它们在软 X 射线应用中使用日益增多，但在 XFELs 中尚未被广泛采用。在此，我们展示了在欧洲 XFEL 上的液体片流喷嘴样品注入。我们评估了其在厚度剖面、稳定性以及高重复率下辐射诱导爆炸动力学等方面相对于传统液体射流的性能。该片流喷嘴在这些关键实验参数上均表现出优越性能。其极薄的厚度也暗示了超快单粒子溶液散射的可能性。
引用
@article{arxiv.2306.07626,
title = {3D-Printed Sheet Jet for Stable Megahertz Liquid Sample Delivery at X-ray Free Electron Lasers},
author = {Patrick E. Konold and Tong You and Johan Bielecki and Joana Valerio and Marco Kloos and Daniel Westphal and Alfredo Bellisario and Tej Varma and August Wolter and Jayanath C. P. Koliyadu and Faisal H. M. Koua and Romain Letrun and Adam Round and Tokushi Sato and Petra Mésźaros and Leonardo Monrroy and Jennifer Mutisya and Szabolcs Bódizs and Taru Larkiala and Amke Nimmrich and Roberto Alvarez and Richard Bean and Tomas Ekeberg and Richard A. Kirian and Sebastian Westenhoff and Filipe R. N. C. Maia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.07626},
year = {2024}
}