ダイヤモンド光源

ダイヤモンド光源

ダイヤモンド光源ビル
設立	2001 （2001年）
実験室タイプ	国立科学研究機関
位置	チルトン、オックスフォードシャー、イギリス、イングランド 北緯51°34′28″ 西経1°18′39″ / 北緯51.57444° 西経1.31083° / 51.57444; -1.31083
Webサイト	ダイヤモンド
地図
オックスフォードシャーの場所

ダイヤモンド光源（またはダイヤモンド）は、オックスフォードシャーのハーウェル科学イノベーションキャンパスにある英国の国立シンクロトロン光源科学施設です。

その目的は、科学研究の多くの分野で役立つ特殊な特性を持つ強力な光線を生成することです。特に、タンパク質（新しいより良い薬を設計するための情報を提供する）や工学部品（航空エンジンのファンブレードなど^{[1] ）から考古学的遺物の保存（}ヘンリー8世の旗艦メアリーローズ^{[2] [ 3]}など）まで、幅広い材料の構造と特性を調査するために使用できます。

世界中に50以上の光源があります。^[4] 3 GeVのエネルギーを持つダイヤモンドは、現在32のビームラインで稼働している中エネルギーシンクロトロンです。

ダイアモンドシンクロトロンは、1964年にラザフォードアップルトン研究所に設置されたニムロッド陽子シンクロトロン以来、英国資金で建設された最大の科学施設です。近くの施設には、ISIS中性子およびミューオン源、中央レーザー施設、ハーウェルとカルハムの研究所（ジョイントヨーロッパトーラス（JET）プロジェクトを含む）があります。これは、チェシャーの ダーズベリー研究所の第二世代シンクロトロンであるシンクロトロン放射源に代わるものです。

ダイアモンドは2007年1月末に最初のユーザービームを生成し、2007年10月19日にエリザベス2世女王によって正式にオープンした。 ^{[5] [6]}

1990年代に行われた設計調査は2001年にダーズベリーの科学者によって完了し、運営会社であるダイヤモンドライトソース株式会社の設立に伴い建設が開始されました。^[7]

2億6000万ポンドの建設費には、シンクロトロン建物、その中にある加速器、最初の7つの実験ステーション（ビームライン）、および隣接するオフィスビルであるダイアモンドハウスが含まれていました。

この施設は、2002年3月に設立された合弁会社であるDiamond Light Source Ltd ^[8]によって運営されています。同社は、科学技術施設評議会（STFC）を通じて英国政府から86％の資金を受け取っており、ウェルカムトラストから14％の資金を受け取っています。

ダイヤモンドは、X線から遠赤外線までの波長のシンクロトロン光を生成します。これはシンクロトロン放射とも呼ばれ、光速に近い速度で移動する荷電粒子が直線から外れたときに放出される電磁放射です。 ^[9]これは、さまざまな種類の物質の構造と動作を研究するためのさまざまな実験に使用されています。

ダイアモンドが使用する粒子は、 3 GeV ^[10]のエネルギーで561.6 m の円周のストレージリングの周りを移動する電子です。これは真の円ではなく、各頂点に偏向磁石があり、その間に直線部分がある 48 辺の多角形です。^[11]偏向磁石は双極子磁石であり、その磁場が電子を偏向させてリングの周りを誘導します。ダイアモンドは第 3 世代の光源であるため^{[詳細な説明が必要]、}挿入装置と呼ばれる特殊な磁石アレイも使用します。これにより電子が波打つようになり、その方向が突然変わることで、電子が非常に明るい電磁放射のビームを放射します。このビームは、偏向磁石を通過するときに 1 回の曲げよりも明るくなります。これが実験に使用されるシンクロトロン光です。ただし、一部のビームラインでは、挿入装置を必要とせず、偏向磁石からの光のみを使用します。

電子は、一連の加速器前段を経てこの高エネルギーに達してから、3 GeV の蓄積リングに注入されます。

• 電子銃– 90 keV
• 100MeV線形加速器
• 100 MeV – 3 GeV ブースターシンクロトロン（円周 158 m）。

ダイアモンドシンクロトロンは、円周738メートルの銀色のトロイダル型の建物に収容されており、43,300平方メートルを超える面積、つまりサッカー場6面以上の面積をカバーしています。この建物には蓄積リングといくつかのビームライン^[12]があり、線形加速器とブースターシンクロトロンはリングの中央に収容されています。これらのビームラインは、シンクロトロン光と物質の相互作用を研究目的で使用する実験ステーションです。ダイアモンドが2007年に運用を開始したときには7つのビームラインが利用可能でしたが、建設が進むにつれてさらに多くのビームラインがオンラインになりました。2019年4月現在、32のビームラインが稼働しています。ダイアモンドは最終的に約33のビームラインを収容し、生命科学、物理科学、環境科学をサポートする予定です。

ダイアモンドには11台の電子顕微鏡も設置されている。このうち9台は生命科学に特化したクライオ電子顕微鏡で、うち2台はサーモフィッシャーサイエンティフィックと提携して産業界向けに提供されている。残りの2台は先端材料の研究に使用されている。^[13]

• 2007年9月、ティム・ウェス率いるカーディフ大学の科学者たちは、ダイヤモンドシンクロトロンを使えば、古代の文書を開かずに（羊皮紙の層を貫通して）光を当てることで、その隠された内容を見ることができることを発見した。^{[14] [15]}
• 2010年11月、インペリアル・カレッジ・ロンドンがダイアモンドで収集したデータは、 HIVやその他のレトロウイルスが人間や動物の細胞に感染する仕組みについての理解を深める論文の基礎となり、ネイチャー誌に掲載されました。^{[16] [17]}この発見により、遺伝子の機能不全を修正する遺伝子治療の改善が可能になるかもしれません。
• 2011年6月、ダイアモンドのデータを基に、ヒトヒスタミンH1受容体タンパク質の3D構造を詳述した論文がネイチャー誌に掲載されました。これにより、副作用がなく一部のアレルギーに効果のある「第3世代」抗ヒスタミン薬が開発されました。 ^{[18] [19]}
• 2017年12月、英国は英国研究イノベーション機構から3年間の資金提供を受けた370万ポンドで、アフリカ研究技術のためのシンクロトロン技術（START）を設立した。STARTは、エネルギー材料と構造生物学に焦点を当てたアフリカの研究者にアクセスを提供することを目的としていた。このステップは、最初のアフリカ光源の立ち上げに向けた重要な一歩である。^{[20] [21]}
• 2018年4月に米国科学アカデミー紀要に発表された、ダイアモンドの科学者を含む5つの機関の共同研究は、ダイアモンドの高分子ビームライン3本を使用して、細菌がプラスチックをエネルギー源として利用する仕組みの詳細を明らかにした。高解像度のデータにより、研究者はプラスチックPETを分解する酵素の働きを解明することができた。その後、このメカニズムを調査して改善するために計算モデル化が行われた。^[22]
• 2019年にネイチャー誌に掲載された論文では、世界的な学際的協力により、日常品の生産のための触媒として使用するために大幅にコストを削減した合成を含む、金属ナノ粒子を制御するいくつかの方法が設計されたことが説明されています。^[23]
• 2020年にダイヤモンドライトソースで行われた研究は、COVID-19の原因ウイルスであるSARS-CoV-2の原子構造の解明に役立ちました。^[24]
• 2023年、ダイヤモンドライトソースは、機械学習による非侵襲的な解読を容易にするために、 PHerc. Paris. 4の巻物を含むヘルクラネウムのパピルスをスキャンしました。^[25]

• 放射光施設一覧
• シンクロトロン放射源（SRS）
• 欧州シンクロトロン放射施設(ESRF)
• マックスIV
• ベッシー
• デシ
• ソレイユ
• カナダ光源(CLS)
• エレットラシンクロトロン
• アフリカの光源(AfLS)

• 公式サイト
• ダイヤモンド：大型ハドロン衝突型加速器に対する英国の回答ガーディアン紙の記事で同装置とその応用について紹介