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J. Chim. Phys.
Volume 93, 1996
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Page(s) | 1915 - 1937 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/jcp/1996931915 | |
Published online | 29 May 2017 |
New opportunities for time resolved X-ray scattering at the ESRF
The European Synchrotron Radiation Facility, BP 220, 38043 Grenoble, France.
This is a review of the temporal structure of the radiation from insertion devices at the ESRF and its use for time resolved experiments on macromolecular crystals and liquids. The article présents single pulse Laue data from cutinase, a 22 kD lipolitic enzyme, wich show that Laue patterns of high resolution can be acquired on three 170 ps pulses. The strongest reflections count up to 3 104 photons per pulse and the data were integrated to 1.5 Å resolution. The possibility of using a monoharmonic undulator for Laue diffraction at higher resolution is looked into by means of calculations of the brilliance and bandwidth. Finally the initiation of reactions in photo sensitive molecules is examined by calculations of the photodissociation process in the heme protein myoglobin dioxide (MbO2). The conclusion is the following : an organic crystal can only accept an ultra short laser pulse at low power densities. The concentration of photolysed unit cells is therefore low, which scales down the difference amplitude between the ground and excited states. We suggest using stroboscopic accumulation techniques to recover the needed precision.
Résumé
Cet article est un exposé sur la structure temporelle du rayonnement synchrotron à partir des éléments d'insertion et sur son usage pour les expériences en temps réel sur des cristaux macromoléculaires. Les résultats présentés ici sont ceux d'une expérience sur la cutinase, une enzyme lipolitique de 22 kD, obtenus en mode "paquet unique" du synchrotron qui montrent que des données de haute qualité en résolution peuvent être acquises sur un seul pulse ou quelques puises de 170 ps. Les réflections les plus fortes comptent jusqu'à 3 104 photons par pulse et les données ont été intégrées à une résolution de 1.5 Å. On considère la possibilité d'utiliser un élément d'insertion mono-harmonique pour des études en haute résolution au moyen des calculs de brillance et largeur de bande. Enfin, l'initiation des réactions ultra- rapides dans les molécules photo sensibles est étudiée et illustrée par des calculs sur la photolyse de l'hème dans une protéine, la myoglobine oxydée (MbO2). La conclusion est la suivante : un cristal organique peut seulement accepter un pulse ultra court à une densité de faible puissance. La concentration des mailles photolysées est donc faible et donne une petite amplitude de différence entre l'état de base et l'état excité. Nous proposons d'utiliser la technique d'accumulation stroposcopique pour obtenir la précision nécessaire.
Key words: pulsed synchrotron radiation / Laue diffraction / ultrafast photolysis
Mots clés : rayonnement synchrotron pulsé / diffraction Laue / photolyse ultra-rapide
© Elsevier, Paris, 1996