BIODIFF

Der Fokus liegt auf der Strukturanalyse von Proteinen mit besonderem Augenmerk auf die Positionen der Wasserstoffatome.

Typische wissenschaftliche Fragestellungen in diesem Feld sind:

• Enzymatische Mechanismen, bei denen der Protonierungszustand von bestimmten Aminosäure-Seitenketten im aktiven Zentrum eine wichtige Rolle spielt.
• Ligandenbindung, bei denen Wasserstoffbrückenbindungen involviert sind.
• Untersuchungen der Wasserstruktur an der Oberfläche oder im aktiven Zentrum der Proteinmoleküle.
• H/D-Austauschungsgrad, um die Flexibilität oder Zugänglichkeit der Proteinstruktur an verschiedenen Stellen zu beurteilen.

• Bei Verwendung einer Wellenlänge von 4,7 Å lassen sich Einheitszellen mit Gitterkonstanten von bis zu 200 Å messen.

Neben der Standard-Probenumgebung stehen als spezielle Probenumgebungen für die Proteinkristallographie zur Verfügung:

• Ein Oxford Cryosystems Cryostream 700 plus, der einen Stickstoffgasstrom mit Temperaturen zwischen 90 und 500 K um die Probe erzeugt
• Closed Cycle Kryostat: 3,5 – 325 K

Primärstrahl

• Neutronenleiter: NL1 mit einer Nickel-Titan-Beschichtung m = 2
• Monochromatorkristall:
  • Pyrolytischer Graphit (PG), Mosaizität: 0,4 – 0,5°
• Filter für höhere Ordnungen der Wellenlänge:
  • Geschwindigkeits-Selektor der Firma Astrium
  • Transmission 87 % für Neutronen der Wellenlänge 2,7 Å
• Strahl-Charakteristik bei einer horizontalen und vertikalen Divergenz von 0,5° FWHM:
  • 1,85 Å mit PG(004): 2,6 × 10⁶ n cm^-2 s^-1, ∆λ/λ = 1,1 %
  • 2,7 Å mit PG(002): 2,7 × 10⁶ n cm^-2 s^-1, ∆λ/λ = 2,1 %
  • 3,4 Å mit PG(002): 1,3 × 10⁶ n cm^-2 s^-1, ∆λ/λ = 1,6 %
  • 4,7 Å mit PG(002): 2,4 × 10⁵ n cm^-2 s^-1, ∆λ/λ = 1,1 %
• Durch eine Kollimation mit veränderbaren Aperturen kann der Primärstrahl auf einen Durchmesser von 1 – 4 mm² eingestellt werden.
• Strahldivergenz ohne Aperturen:
  • 0,8° FWHM horizontal
  • 0,7° FWHM vertikal

Hauptdetektor: Zylindrischer Neutronen-Bildplatten-Detektor der Firma Maatel

• BaFBr: Eu²⁺ vermischt mit Gd₂O₃ als Neutronenkonverter
• Abmessungen der zylindrischen Detektortrommel:
  • Radius: 200 mm
  • Abgedeckter Winkelbereich:
    • ± 152° horizontal
    • ± 48° vertikal
• Einstellbare Pixelgröße (quadratisch): 125, 250, 500 μm
• Auslesezeit inklusive Löschen: 7 min (bei 250 μm Pixelgröße)

Zusätzlicher Detektor: CCD Kamera mit einem neutronensensitiven Szintillator

• ZnS vermischt mit ⁶LiF als Neutronenkonverter
• Abmessungen:
  • Aktive Fläche des Szintillators: 200 × 200 mm²
  • Abstand zur Probe: 100 mm
• Erreichbarer 2Θ-Winkel um die Probenposition: 0° – 113°
• CCD Halbleiter mit 2048 × 2048 Pixeln
• Pixelgröße (CCD-Chip): 13,5 × 13,5 μm²
• Detektor-Auflösung ≈ 300 × 300 μm² (begrenzt durch die Dicke des Szintillatormaterials)
• Minimale Auslesezeit: ≈ 1 sec (bei voller Pixelzahl); < 1 sec (wenn mehrere Pixel auf dem Chip aufintegriert werden

Primärstrahl

• Neutronenleiter: NL1 mit einer Nickel-Titan-Beschichtung m = 2
• Monochromatorkristall:
  • Pyrolytischer Graphit (PG), Mosaizität: 0,4 – 0,5°
• Filter für höhere Ordnungen der Wellenlänge:
  • Geschwindigkeits-Selektor der Firma Astrium
  • Transmission 87 % für Neutronen der Wellenlänge 2,7 Å
• Strahl-Charakteristik bei einer horizontalen und vertikalen Divergenz von 0,5° FWHM:
  • 1,85 Å mit PG(004): 2,2 × 10⁶ n cm^-2 s^-1, ∆λ/λ = 1,1 %
  • 2,7 Å mit PG(002): 6,4 × 10⁶ n cm^-2 s^-1, ∆λ/λ = 2,1 %
  • 3,4 Å mit PG(002): 5,8 × 10⁶ n cm^-2 s^-1, ∆λ/λ = 1,6 %
  • 4,7 Å mit PG(002): 3,3 × 10⁶ n cm^-2 s^-1, ∆λ/λ = 1,1 %
• Durch eine Kollimation mit veränderbaren Aperturen kann der Primärstrahl auf einen Durchmesser von 1 – 4 mm eingestellt werden.
• Strahldivergenz ohne Aperturen:
  • 0,8° FWHM horizontal
  • 0,7° FWHM vertikal

Hauptdetektor Zylindrischer Neutronen-Bildplatten-Detektor der Firma Maatel

• BaFBr: Eu²⁺ vermischt mit Gd₂O₃ als Neutronenkonverter
• Abmessungen der zylindrischen Detektortrommel:
  • Radius: 200 mm
  • Abgedeckter Winkelbereich:
    • ± 152° horizontal
    • ± 48° vertikal
• Einstellbare Pixelgröße (quadratisch): 125, 250, 500 μm
• Auslesezeit inklusive Löschen: 7 min (bei 250 μm Pixelgröße)

Zusätzlicher Detektor CCD Kamera mit einem neutronensensitiven Szintillator

• ZnS vermischt mit ⁶LiF als Neutronenkonverter
• Abmessungen:
  • Aktive Fläche des Szintillators: 200 × 200 mm²
  • Abstand zur Probe: 100 mm
• Erreichbarer 2Θ-Winkel um die Probenposition: 0° – 113°
• CCD Halbleiter mit 2048 × 2048 Pixeln
• Pixelgröße (CCD-Chip): 13,5 × 13,5 μm²
• Detektor-Auflösung ≈ 300 × 300 μm² (begrenzt durch die Dicke des Szintillatormaterials)
• Minimale Auslesezeit: ≈ 1 sec (bei voller Pixelzahl); < 1 sec (wenn mehrere Pixel auf dem Chip aufintegriert werden