イメージングプレートを用いた時分割放射光X線回折法の確立

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62420053
• Research Institution: National Laboratory for High Energy Physics
• Principal Investigator: 安藤 正海 高エネルギー物理学研究所, 放射光実験施設, 教授 (30013501)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 雨宮 慶幸 高エネルギー物理学研究所, 放射光実験施設, 助手 (70151131) ; 佐藤 能雅 東京大学薬学部, 教授 (30150014) ; 大隅 一政 高エネルギー物理学研究所, 放射光実験施設, 助教授 (70011715) ; 松下 正 高エネルギー物理学研究所, 放射光実験施設, 教授 (40092332) ; 千川 純一 高エネルギー物理学研究所, 放射光実験施設, 教授 (20175459)
• Keywords: シンクロトロン放射 / X線検出器 / イメージングプレート / 動的構造 / 時間分解測定 / X線小角散乱 / 筋収縮 / ミオシン突起

Research Abstract

物質の動的構造を研究するために、X線回折像の時間変化を高い時間分解能で測定できるイメージングプレートを用いたドラム型X線露光装置を設計、製作し、それを用いて筋肉の収縮中の動的構造研究を行った。
〔測定の原理〕イメージングプレートを周長1080mm、長さ250mmの回転ドラムの表面に取り付け、その前面にX線回折像を一次元に絞るための受光スリットを置く。ドラムを回転させながら、試料の上流に置くX線シャッターのタイミングをコントロールすることにより、回転軸に沿って回折像の位置情報周長にそって回折像の時間変化を記録することができる。X線シャッターの開閉タイミング、試料へのトリガーをドラム回転に同期させることにより、過渡現像を同一の時間相に重ね露光することができる。露光後、イメージングプレートをドラムにつけたまま蛍光集光ミラーを用いて記録された回折像を読み出すことができる。
〔性能〕(1)時間分解能は最高23μs/時相が得られ、実験目的に応じて0.2秒/時相まで任意に選択することが可能。(2)有効長は200mm、画素サイズは100、50、25μmが選択可能。(3)時間分割数は最高2000分割。目的に応じて200分割まで選択が可能。
〔応用実験〕カエルの骨格筋の収縮中の赤道反射を測定した。従来のガスガウンターにくらべて、不感時間がないため、シンクロトロン放射の最高X線強度で測定を行うことが可能となった。わずか50回の収縮の繰り返しで、5対の赤道反射の時間変化を1mm秒で測定することができるようになった。その結果、5対の反射の強度変化が最大になる時刻にはずれがあることが分かり、この時間情報を考慮してデータ処理を行うと、ミオシン突起の動的構造が高い空間分解能で得られるようになった。