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KWS-X: Die SAXS/WAXS-Labor-Beamline

Das maßgeschneiderte Röntgen-Klein(Weit)winkelstreuungsinstrument (SAXS/WAXS) von XENOCS ist seit Ende 2021 im neuen JCNS-Gebäude UYL installiert. Als eines der leistungsstärksten hauseigenen SAXS-Instrumente der Welt wird es leistungsstarke und komplementäre experimentelle Ansätze zu unserem SANS sowie zu anderen Neutroneninstrumenten bieten.
Als junges Mitglied unserer Kleinwinkelstreuinstrumente, die Röntgenstrahlen verwenden, ist KWS-X mit einer Hochfluss-Metallstrahlquelle und einem beweglichen Eiger 2R 4M SAXS-Detektor ausgestattet. Mit einem zusätzlichen motorisierten 4-Achsen-WAXS-Detektor und Bonse-Hart USAXS kann der Streuvektor q einen weiten Bereich von 0,0002 bis 7 Å-1 abdecken. Im Vergleich zu anderen Instrumenten umfasst es auch eine große Probenumgebungsstation, die bei Umgebungsdruckbedingungen verwendet werden kann. Viele Musterumgebungszubehörteile ermöglichen Experimente bei Temperaturen von -150°C bis 1000°C, unter Scherung, Zug usw.

Technische Daten

Röntgenquelle
• MetalJet D2+ von Excillum
• Ga anode 250W 70kV 3.57 mA 20×80 μm
• mittlerer Fluss: 2.45×109 ph/s Full beam model; 6.16×108 ph/s High Flux (HF) model; 8.09×107 ph/s High Resolution (HR); 1.77×106 ph/s Ultra High Resolution (UHR)

Optik und Kollimation
FOX 3D Galium-Multilayer-Optik
• Leicht fokussierende Optik
• Vier motorisierte unabhängige Klingen pro Schlitzsatz (S1, S2 und S3)
• S1 + S3: Kollimationslänge > 1.9 m (Probenkammer order BioCUBE)
• S1 + S2: Kollimationslänge > 1.3 m (XL-position)
SAXS-Detektor: Dectris Eiger2R 4M
• Pixelgröße: 75×5 µm²
• 4,5 Millionen Pixel
• Sensitive Area: 155×163 mm²
• Module (W x H): 2×4
• Zählratenfähigkeit: 10⁷ ph/s/pixel
• Q-Xoom: Bewegungsdetektor im Vakuum
• Abstand zwischen Probe und Detektor > 1.8 m
WAXS Detektor: Dectris Eiger2R 500K
• Pixelgröße: 75×75 µm²
• Motorisiertes 4-Achsen-WAXS für simultane 2D-WAXS-Messungen
BONSE-HART USAXS
• Monochromator: 2-bounce Bartels Si(111)
• Analyzer: 4-bounce-Si(111) Kanalschliff-Kristalle

Features

Großer Q-Bereich
SAXS: 0.0015 Å-1 < q < 5 Å-1
USAXS: qmin < 0.0002 Å-1
WAXS: qmax > 7 Å-1
Hoher Fluss und niedriger Hintergrundpegel
• Möglich für zeitaufgelöste Experimente im ‘Sekunden’-Niveau
Drei Hauptmesspositionen mit maximaler Flexibilität
• Probenkammer, Biocube und XL-Position
• Messungen sowohl im Vakuum als auch in der Luft
• Modularer Umbau verschiedener Einstellungen Standardposition in der Kammer + BioCUBE + XL-Umgebung für große Proben
• Viel Platz für große Probenumgebungen.
Inline-Probenvisualisierung
• 2xCCTV Inline-Kamera + 3 Übersichtskameras + 1 Endoskop
• Bildverarbeitungstechnologie

Probenumgebung und Add-ons

Standardprobenhalter
• 27 Positionen 1,5-mm-Kapillarenhalter
• 27 Positionen 2,0-mm-Kapillarenhalter
• 25 Positionen Feststoffprobenhalter
• 15 Positionen Pulver/Gel-Probenhalter
• 8 Positionen Pulver/Gel-Kapsel-Probenhalter (0,5 mm und 1 mm Abstandhalter)
Temperaturkontrollierter Probenhalter
• Mehrzweck-Temperatur-Stufe (- 30 bis- +150oC)
• Mehrfach befüllbarer Kapillarenhalter mit Temperaturkontrolle (-10°C bis +80°C)
• Linkam Temperatur-Probentisch MFS350 (Kapillaren & Flachzellen, -150 bis +350°C)
• Linkam Erweiterter Hochtemperatur-Probentisch (RT bis 1000°C)
Durchflusszellen
• Rauscharme Durchflusszelle (SiN-Fenster)
• Kapillar-Durchflusszelle aus Glas (ID von 1 mm bis 2,5 mm)
• Kapillarflusszellen aus Polycarbonat (ID 2 mm)
• Zusammenbau und Reinigung der BioCUBE-Durchflusszelle, des Pumpensystems und des HPLC-Anschlusses
Shear und Rheo-SAXS
• Linkam Shear-Cell System (RT bis 350°C)
• Anton paar Rheometer- Polyconbonate double-cylinder-shearing system
Tensile
• Linkam Modular-Force-Stage
Add-ons
• Standard und erweiterte GISAXS module
• BioXolver und Wagen für Probenladeroboter
• In-line UV/Vis-spectrometer für BioCUBE
• Linkam T96 Controller und Flüssigstickstoffpumpe
• XL Große Probenumgebungsstation, Kapazität > 100 kg
• Zusätzliche Rotationsfähigkeit für den XL-XZ-Tisch
• Metrohm Titrationssystem und Reaktionszelle, pH-Counter-Ionenkontrollsystem
• mT-Jumping und stopped flow/ UV-Vis/ Fluorescence
• Permanentmagnet (Halbach)-Arrays
SEC-SAXS
Weitere Probenumgebungen von unserem Neutroneninstrument können mit unseren Neutronenprobenumgebungen geteilt werden. User können auch ihre eigene Probenumgebung mitbringen.

Typische Anwendungen

Leben und Medizin
• Struktur und Wechselwirkungen von Proteinen, Nukleinsäure
• In-situ-Überwachung von Konformationsänderungen von Proteinen, Proteinaggregation
• Charakterisierung von monoklonalen Antikörper-Protein-Antigen-Wechselwirkungen
• Hierarchische Strukturen von Biomaterialien, z. Kollagen, Chitosan
• Drug-Delivery-Systeme auf Basis von Nanopartikeln, Vesikeln oder Liposomen
Polymer und weiche Materie
• Struktur von Polymeren, Kolloiden, Hydrogelen, Tensiden und Micellen
• In-situ-Kristallisation von halbkristallinem Polymer
• Phasenbestimmung von selbstorganisierten Blockcopolymeren oder flüssigkristallinen Polymeren
• Test von Zugeigenschaften des Polymers oder Nachverfolgung des Kristallinitätsgrades
• Mikroemulsionen, komplexe Flüssigkeiten …
• Kolloide, Nanokomposite, Polymergele …
Werkstoffkunde
• Struktur von Fasern, Membranen, dünnen Filmen und Nanokompositen …
• Aerogele, Silikaschäume, Beschichtungen
• Mikro- und mesoporöse Materialien, Zemente, Metalle und Legierungen
• Kristallbildung während der Abscheidung von Perowskiten und anderen Energiematerialien
Lebensmittelwissenschaft
• Beobachtung der Größe, Form und Stabilität von Fettkügelchen in Milchprodukten nach Alterung, Trocknung und Verdauung
• Kristalline Fraktion und lamellare Struktur in Stärke
• Struktur und Größe von Polysacchariden und Proteinen in hydratisierten Systemen
• Oleo-Gelator-Netzwerk

Wie beantrage ich Beamtime?

Kontaktieren Sie uns direkt
• Sie können sich direkt an uns wenden, um Strahlzeit zu beantragen.
• Bitte schreiben Sie eine kurze Einführung in einem 1-seitigen Vorschlag mit einem kurzen wissenschaftlichen Hintergrund, vorgeschlagenem Versuchsplan, Anfrage für Messzeit, Referenz …
• Normalerweise können externe Benutzer eine Strahlzeit von 1 bis 2 Tagen anfordern, mit Ausnahme einiger komplizierter Einstellungen.

Kontakt

Dr. Baohu Wu
Email: ba.wu@fz-juelich.de
Telefon: +49 (0)89 158860-687

SAXS Labor (KWS-X, UYL 122)
Telefon: +49 (0)89 158860-122

KWS-X: The new SAXS/WAXS Laboratory Beamline

SAXS-WAXS laboratory beamline overview.

The new SAXS-WAXS laboratory beamline. © MLZ

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Gallerie

SAXS_WAXS
SAXS_WAXS

SAXS-WAXS laboratory beamline from Metal-jet source view.

© Baohu Wu/FRM II
04_SAXS-WAXS
04_SAXS-WAXS

SAXS detector in the detector chamber.

© MLZ
10_SAXS-WAXS
10_SAXS-WAXS

Sample measuring in open-air position XL.

© MLZ
09_SAXS-WAXS
09_SAXS-WAXS

USAXS Analyzer move out in sample chamber.

© MLZ
08_SAXS-WAXS
08_SAXS-WAXS

SAXS-WAXS beamline in the laboratory.

© MLZ
06_SAXS-WAXS
06_SAXS-WAXS

Peltier stage in sample chamber.

© MLZ
07_SAXS-WAXS
07_SAXS-WAXS

BIOSAXS Robot autosampler.

© MLZ
03_SAXS-WAXS
03_SAXS-WAXS

SAXS-WAXS laboratory beamline from top view.

© MLZ
05_SAXS-WAXS
05_SAXS-WAXS

SAXS-WAXS laboratory beamline overview.

© MLZ
01_SAXS-WAXS
01_SAXS-WAXS

SAXS-WAXS laboratory beamline overview.

© MLZ
02_SAXS-WAXS
02_SAXS-WAXS

SAXS-WAXS laboratory beamline from right side view.

© MLZ
SAXS_WAXS
SAXS_WAXS

SAXS-WAXS laboratory beamline from Metal-jet source view.

© Baohu Wu/FRM II

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