Snímka 1

Podobné dokumenty
29.Kvantová fyzika sa zakladá na Planckových a Einsteinových teóriach a hovorí, že všetky procesy sa dejú po maličkých krokoch => všetky fyzikálne vel

36. Fázová analýza pomocou Mössbauerovej spektroskopie

Aplikácia multimédií

Urýchľovačová fyzika (letný semester 2014) vyučujúci: M.Gintner, I.Melo prednáška: 2 hod/týždeň cvičenie: 2 hod/týždeň odporúčaná literatúra: M. Bomba

Podivný mikrosvet Mikuláš Gintner Katedra fyziky Žilinská univerzita 2013 Masterclasses in Physics 2013 M. Gintner

Základy programu Editor rovnic

Platný od: OPIS ŠTUDIJNÉHO ODBORU

Experiment CERN- ISOLDE: Aký tvar majú atómové jadrá (60 rokov CERN) Mar$n Venhart Fyzikálny ústav SAV, Bra$slava Mar$n Venhart (FÚ SAV): Experiment C

Základy programu Editor rovnic

16 Franck-Hertz.doc

Snímka 1

Synthesis and properties of M. Tuberculosis phospholipid Werkbespraking

21 Spektrometria ziarenia alfa.doc

Klasické a kvantové vĺny na rozhraniach. Peter Markoš, KF FEI STU April 14, 2008 Typeset by FoilTEX

Ohyb svetla

Lokalizácia Peter Markoš Fyzikálny ústav SAV Katedra fyziky FEI STU Abstract Pri nízkych teplotách sa elektróny správajú ako kvantové častice. Preto s

Jadrova fyzika - Bc.

Title

1 ZÁKLADNÉ POJMY Z JADROVEJ FYZIKY

Úvod do časticovej fyziky časť 1: častice a interakcie Boris Tomášik Univerzita Mateja Bela, Fakulta prírodných vied ČVUT, Fakulta jaderná a fyzikálně

PowerPoint Presentation

53. ročník CHO, krajské kolo - odpoveďový hárok, kategória B

ZÁKLADNÁ ŠKOLA S MATERSKOU ŠKOLOU ORAVSKÉ VESELÉ ORAVSKÉ VESELÉ 377, ORAVSKÉ VESELÉ Názov ŠVP Názov ŠkVP Vyučovací jazyk Predmet Ročník Rozsah

Vypracované úlohy z Panorámy z fyziky II Autor: Martin Brakl UČO: Dátum:

Microsoft Word - UK BA

AKTIVAČNÁ ANALÝZA POMOCOU ONESKORENÝCH NEUTRÓNOV

PROGRESÍVNE MATERIÁLY Štúdium magneticky mäkkého kompozitu s feritom ako izolačnou zložkou. školiteľ: doc. RNDr. Ján Füzer, PhD. forma štúdia: denná A

Microsoft Word - CourseSheet_InstrumentalAnalyticalChemistry_Ing_13.doc

Snímka 1

Základná škola, Školská 3, Čierna nad Tisou Tematický výchovno - vzdelávací plán Stupeň vzdelania: ISCED 2 Vzdelávacia oblasť: Človek a príroda

Príloha č

Pocítacové modelovanie - Šírenie vln v nehomogénnom prostredí - FDTD

Pokrocilé programovanie XI - Diagonalizácia matíc

Microsoft Word - 00_Obsah_knihy_králiková

Microsoft PowerPoint - Paschenov zakon [Read-Only] [Compatibility Mode]

FYZIKA I Rámcove otázky 1998

Detekcia akustických udalostí v bezpečnostných aplikáciách

IQ Easy firmy Simco-ION Nová generácia výrobkov pre ovládanie statickej elektriny SÚHRN: Firma Simco-ION predstavuje novú generáciu výrobkov pre elimi

Študijný program (Študijný odbor) Školiteľ Forma štúdia Téma Požiadavky na prijatie Výzbroj a technika ozbrojených síl (8.4.3 Výzbroj a technika ozbro

UNIVERZITA PAVLA JOZEFA ŠAFÁRIKA V KOŠICIACH VZDELÁVACÍ PROGRAM Moderná didaktická technika v práci učiteľa Aktualizačné vzdelávanie prof. MUDr. Ladis

Ucebne osnovy

ZBIERKA ZÁKONOV SLOVENSKEJ REPUBLIKY Ročník 2000 Vyhlásené: Časová verzia predpisu účinná od: do: Obsah tohto dokumen

SLOVENSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA V BRATISLAVE FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A INFORMATIKY Mgr. Dominika Holková Autoreferát dizertačnej práce MODIFIKÁCIA AMOR

448pr1.vp

Platný od: OPIS ŠTUDIJNÉHO ODBORU KVANTOVÁ ELEKTRONIKA A OPTIKA

Snímka 1

PowerPoint Presentation

Title

Porovnanie postupov na stanovenie celkovej aktivity alfa v minerálnych vodách A. Belanová, M. Vršková, K. Vladová, J. Merešová Výskumný ústav vodného

Platný od: OPIS ŠTUDIJNÉHO ODBORU

ach_segla_kap3

BPnaBMI-08-09

SVETELNÁ ENERGIA SOLÁRNY ČLÁNOK ZALOŽENÝ NA UMELEJ FOTOSYNTÉZE 15. mája ODPOVEĎOVÝ HÁROK 1 - Krajina a družstvo:.. Meno: Meno:. Meno:.

1 Portál pre odborné publikovanie ISSN Využitie chémie pri reštaurovaní umeleckých diel. Aplikácia fyzikálnochemických metód v oblasti rešta

6 Kapitola 6 Výsledky vyšetrení počas projektov Lekári idú do ulíc a MOST 2008 Počas mesiacov júl a august v rámci projektu Lekári idú do ulíc a počas

(Návrh) 465 VYHLÁŠKA Ministerstva životného prostredia Slovenskej republiky zo 16. decembra 2013 o technických požiadavkách na elektrické zariadenia a

VYŠETROVANIE LÁTOK SPEKTROSKOPOM (SPEKOLOM)

Prezentácia programu PowerPoint

448pr1.vp

STAVEBNÁ CHÉMIA 1

Microsoft Word - Autoelektronika - EAT IV.r. -Osvetľovacie zariadenia -Základné pojmy.doc

Prednáška 8 Základné princípy biologickej evolúcie

Diracova rovnica

Microsoft Word - Diplomovka.doc

Učebné osnovy

PosAm Servio

UV lampy SK

SMART_GOVERNANCE_Ftacnik

PowerPoint-Präsentation

Váš list/zo dňa

Rozsah spôsobilosti skúšobného laboratória

Prezentácia programu PowerPoint

Vývoj plaveninového režimu na Dunaji od Bratislavy po Komárno

Skúšanie zámkov lopatiek turbín

Miesto merania:

Prezentácia programu PowerPoint

Characterization of rare earth oxides based MOSFET gate stacks prepared by metal-organic chemical vapour deposition

VVO 242/2015 z Oznámenia o zrušení verejného obstarávania (Z) Značka: ZST IČO: ODDIEL I: VEREJNÝ OBSTARÁVATEĽ/OBSTARÁVATEĽ

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING ÚSTAV FYZIKÁLNÍHO INŽENÝRS

E/ECE/324

Prezentace aplikace PowerPoint

Operačná analýza 2

5-Krizanova.ppt [Compatibility Mode]

Microsoft Word - Zahradnikova_DP.doc

Prezentace aplikace PowerPoint

Univerzita Karlova v Praze

GENERÁLNY ŠTÁB

Nadpis/Titulok

Model tesnej väzby (TBH) Peter Markoš, KF FEI STU April 21, 2008 Typeset by FoilTEX

Príspevok k modelovaniu a riadeniu robotických systémov s využitím metód umelej inteligencie

Záznamník teploty a vlhkosti AX-DT100 Návod na obsluhu

Portál VŠ a CEP

NÁZOV RUKOPISU PRÍSPEVKU DO DIDAKTICKÉHO ČASOPISU MIF

Obsah - Analytická chémia I.

ADSS2_01

Microsoft Word - Usmernenie c 6_2010_vyplnanie tab 11_MS

Problémové správanie žiakov stredných škôl;

Preco kocka stací? - o tom, ako sú rozdelené vlastné hodnoty laplasiánu v limite, ked sú velké

Teplárenstvo ako ďalej? , , Piešťany Ochrana ovzdušia centrálne alebo lokálne? Dr. Ing. Jozef Šoltés, CSc. Národná ene

Prepis:

VEDA V CENTRE Synchrotróny 4. generácie - okná do sveta nanosveta Doc. RNDr. Pavol Sovák, CSc.

Obsah: Úvod vznik rtg. žiarenia a definícia javu digrakcie, princíp elektrónového mikroskopu a difrakcie elektrónov, príklady pozorovaní. Konštrukcia synchrotónu a druhy synchrotrónov. X-ray Free Electron Laser Facility v Hamburgu priníp činnosti a aplikácie. Záver.

Röntgenové žiarenie 1895 W.Röntgen - X- ray 1912 difrakcia rtg. lúčov, recipročná mrieţka, prvý difraktometer, rozvoj difr. metód Rtg. difrakcia: informácia o štruktúre a symetrii mrieţky, fázová analýza Nie morfológia! 3

Prečo vznikol elektrónový mikroskop? Odhaliť morfológiu! Rozlišovacia schopnosť optického a elektrónového mikroskopu d SM 1.22 2 n sin d TEM 0, 61 d SM ~ 0.5μm d TEM ~ 0.2 nm Hĺbka ostrosti D d TEM 2 h m e U U (kv) λ (10-10 m) 80 0.0418 200 0.0251 1 000 0.009 4

Zlepšenie rozlíšenia našich zmyslov - hnací motív poznania ľudstva 5

Interakcia elektrónového lúča so vzorkou 6

Konštrukcia Transmisného Mikroskopu TEM 7

Konštrukcia rastrovacieho mikroskopu REM 8

Ešte v r. 1960 by nás nenapadlo, ţe uvidíme... 9

Difrakcia elektrónov 10

intenzita [brilliance] Difrakcia X-ray Fe68,5V5Cu1Nb3Si13,5B9 574 C 2 4 6 8 10 12 2 Theta 824 724 574 474 274 174 74 Teplota [ 0 C] Rtg difrakcia, či difrakcia elektrónov? Objem vs Selekcia 11

Synchrotrónové žiarenie cesta k zvýšeniu kvality lúča 1912 1970 rtg. difraktometre 1970 častice urýchlené v kumulačných prstencoch pre fyziku vysokých energií zdroj omnoho intenzívnejšieho rtg. ţiarenia 1. Ohybový magnet vplyvom zakrivenia dráhy častice (e -,e + ) v mag. poli vyţiarí sa fotón 2. Wiggler: N párov magnetických dipólov (N=50) vznik oscilácií vyšší výkon 3. Undulátor: dostatočne malé oscilácie, potom intenzita I = N 2 4. Free Electron Laser FEL 12

13

Umiestnenie experimentálneho stanovišťa 14

XRD measurement Experimental station Petra 2 1 slits 2 monochromator tank with a crystal 3 infrared heater with a sample placed inside a capillary 4 goniometer 5 detector 6 counter of incoming beam intensity 15

absorption coefficient absorption edge Prečo synchrotrónové žiarenie? Extrémne vysoká intenzita Nízka emitancia Široké spojité spektrum Vysoký stupeň polarizácie XANES II III EXAFS IV I E 0 Energy 16

X-ray Free Electron Laser - XFEL 3.7 km lineárny urýchľovač elektrónov poskytne tvrdé X-ray ţiarenie - vlnová dĺţka ~ 0.1Å - intenzita 10 33 4 rády vyššia ako produkujú undulátory - vysoký stupeň koherencie x10 9 - frekvencia záblesku ~ 100 fs Intenzita FELradiation 10 13 photons/pulse 100 fs pulse SR radiation 10 9 photons/ pulse 100 ps of pulse Čas t 17

X-ray Free Electron Laser Facility Hamburg 18

Ako XFEL pracuje (1/3) 1. Emisia elektrónov vo fotokatódovom dele Ultrafialovým laserom sa oţari Cs 2 Te terčík (katóda), z ktorej sa uvolnia elektróny. Účinnosť tohto procesu 5%. Voľné elektróny sa okamţite urýchlia v radiofrekvenčnej kavite (majúcej potenciálový gradient 40MV/m) na relativistické rýchlosti (120MeV). 2. Urýchlenie elektrónov Následné urýchľovanie elektrónov aţ na energiu 20GeV sa uskutoční v 2,1 km dlhom lineárnom urýchľovači. Urýchľovač pozostáva z radiofrekvenčných supravodivých kavít z čistého Nb (s gradientom 23,6MV/m), fokussčných magnetov, magnetov k presnej lokalizácií e - zväzku ako aj diagnostikých zariadení. Supravodivý stav Nb kavít sa bude udrţiavať pri 2 K, takţe celá sústava musí byť chladená kvapalným He. 19

Ako XFEL pracuje (2/3) 3. Produkcia fotónov z predurýchlených elektrónov Aby elektrón vyţiaril energiu vo forme fotónu, musí zmeniť dráhu z priamočiarej na zakrivenú. To sa deje v undulátore, ktorý pozostáva zo striedavo uloţených magnetických dipólov, z ktorých kaţdý vychyľuje elektrónový zväzok zo svojej osi. 4. SASE proces Ţiarenie emitované elektrónmi interaguje s elektrónmi v tom istom mraku tak, ţe tie elektróny, ktoré sú vo fáze so ţiarením sú brzdené, kým tie s opačnou fázou sú urýchlené. Týmto spôsobom dochádza k postupnému usporiadaniu elektrónov v objeme celého mraku, ktorý sa uţ následne správa koherentne a intenzita ţiarenia takéhoto objektu je o niekoľko rádov vyššia ako pôvodného (pred vstupom do undulátora). 20

Ako XFEL pracuje (3/3) 5. Meranie Koniec urýchľovača bude rozdelený na 5 e - fotónových vetiev z nich 3 SASE a 2 vybavené spontánnymi undulátormi. Tieto vetvy budú ústiť do experimentálnej haly vybavenej 10 experiment. stanovištiami. 6. Diagnostika, zber dát, spätná väzba Počas prevádzky XFEL-u je absolútne nevyhnutné diagnostikovať, vyhodnocovať a optimalizovať rozhodujúce parametre elektrónového a fotónového lúča. Ide predovšetkým o pozíciu, intenzitu, emitanciu, energetickú distribúciu oboch lúčov. Pre porovnanie: kontrolný systém u podstatne kratšieho FLASH-u pozostáva z 1100 dátových kanálov produkujúcich tok 100 MB/s. 21 Karel Saksl

2006 260 m long pilot facility FLASH, which set a world record by producing the most brilliant fs pulses ever of extreme-ultravilete radiation with wavelengths down to 13.1 nm, t=10 fs 2007 upgrade, λ=6.5 nm The first model experiments strongly support that it will be possible to probe molecular interactions at the atomic level, when 3.7 km XFEL comes to operation in 2013 FLASH skúšobný prototyp XFEL 22

Niektoré unikátne výsledky získané z FLASH Zobrazovanie štruktúry biologických preparátov Jeden z kľúčových problémov ktorému čelí štrukturálna biológia: nemoţnosť určenia štruktúry biologických makromolekúl, ktoré nie sú vo vykryštalizovanom stave (HIV viruses, human membrane proteins..). Pri pouţití extrémne intenzívneho a koherentného fs ţiarenia (z XFEL) záznam atomárnej štruktúry non-crystalline samples pozostávajúcich len z niekoľkých a dokonca len z jedinej biomolekuly je možný! Zobrazenie koherentnou difrakciou - Na rozdiel od makromolekulárnej kryštalografie ( rozptyl z EB vytvára diskrétne Braggove body, expozícia na dlhú vzdialenosť neusporiadanej vzorky koherentným FEL pulzom vytvorí spojitý obraz maxím a miním, z nich je moţná rekonštrukcia štruktúry! 23

FEL pulz preniká cez vzorku. Zrkadlo odráţa len difraktované lúče nanoobjektu na CCD detektor, ktorý zanamenáva obraz koherentnej difrakcie. SW konvertuje tento difraktogram na skutočný tvar objektu: 2 small cowboys in the sun Koherentná difrakcia vzorky získaná jedným 25 fs FEL pulzom 24

Rekonštrukcia obrazu cowboys, nevykazuje ani náznak radiačného poškodenia pulzom Difraktogram z nasledujúceho pulzu ukazujúci, ţe prvý pulz zničil preparát po zázname 25

XFEL nádej pre vedu a výskum Koherentná difrakcia Atómová štruktúra jednej bio-molekuly Lysozym jedna molekula kryštál 26

t=0 Radiačné poškodenie biomolekuly Lyzosymu v závislosti od času Coulomb explosion of Lysozyme Coulomb explosion of lysozyme (50 fs) 50 fs 3x10 12 photons/100 nm spot 12 kev LCLS t=50 fsec t=100 fsec Radiation damage interferes with atomic scattering factors and atomic positions 28 ãfirmenam e (Referentennam e ) 27

RTG Holografia Magnetické domény 28

RTG spektroskopia Pomocou vysoko intenzívneho RTG záblesku boli atómy ţeleza ionizované do stavu Fe 23+. V tomto stave zotrvali 0,55 ns. Okrem významu pre astrofyziku, experiment potvrdil základné princípy kvantovej elektrodynamiky QED. Experimenty pump-and-probe Veľmi krátky <100 fs a intenzívny záblesk tvrdého RTG ţiarenia umoţní po prvý krát záznam extrémne rýchlych procesov s rozlíšením na atomárnej úrovni.experimenty typu pump-and-probe sú zaloţené na vyvolaní sledovanej reakcie jedným zábleskom a snímaním reakcie druhým. Tieto experimenty je moţné kombinovať so synchronizovaným optickým laserom ako aj inými spúšťačmi. Soft X-Ray Laser Spectroscopy on Trapped Highly Charged Ions at FLASH, PRL 98, 183001 (2007) 29

Oblasti, na ktoré bude mať XFEL rozhodujúci vplyv 30 Výskum atómov, iónov, molekúl a klastrov Fyzika plazmy Fyzika tuhých látok Materiálový výskum Chémia Štrukturálna biológia Optika a nelineárne procesy procesy násobnej ionizácie vytvorenie a spektroskopia excitovaných stavov (hollow atoms, Rydberg states, Laser states,...) Dynamika, a geometrické vlastnosti klastrov Produkcia rôznych druhov plazmy Diagnostika plazmy Ultrarýchle dynamické procesy Štruktúra elektrónového obalu Neusporiadané materiály Dynamické reakcie v tuhých materiáloch Štruktúra a dynamika nanomateriálov Redukcia tuhých látok a kvapalín Analytická chémia Heterogénna katalýza zobrazenie jednotlivých molekúl / častíc Dynamika biomolekúl Nelineárne efekty v atómoch a tuhých látkach High field science

Vidieť nové skutočnosti si vyžaduje robiť nové veci Experimenty na XFEL budú iného druhu ako experimenty v laboratóriách na synchrotronoch alebo na neutronových zdrojoch dneška. Budú vyţadovať budovanie kolaborácií, podobných experimentom v časticovej fyzike. Kaţdej podrobnej analýze a interpretácii nameraných dát bude predchádzať diagnostika a komplexné pochopenie všetkých parametrov urýchľovača, detektorov ako aj procesu zberu dát. Ďakujem za pozornosť 31