Лабораторный комплекс

Эскиз внешнего вида лабораторного корпуса

Многолетний непосредственный опыт работы с пользователями синхротронного излучения в ЦКП СЦСТИ ИЯФ, а также опыт работы других, в том числе зарубежных, центрах синхротронных исследований показывает, что эффективность использования источника синхротронного излучения поколения 4+ "СКИФ" определяется не только уникальными высокотехнологичными возможностями источника и экспериментальных станций, но и инфраструктурой вспомогательных лабораторий, доступной пользователям.

ЦКП "СКИФ" предлагает пользователям сочетание сервиса поддержки эксперимента, анализа полученных данных и обучения студентов и новых пользователей. Лаборатории поддержки ЦКП "СКИФ" предоставят пользователям синхротронного оборудования уникальный набор вспомогательных услуг, включая срочное изготовление отдельных деталей и узлов станций и окружения образца, подготовку образцов, предварительные лабораторные эксперименты, анализ данных.

Комплекс лабораторий поддержки - составная часть ЦКП "СКИФ", он размещаются в отдельностоящем корпусе, соединенном переходами с основным зданием (экспериментальным залом) и административно-бытовым корпусом. В составе лабораторного корпуса предусмотрены отдельные блоки для лабораторных исследований, обучения пользователей и обработки результатов экспериментов.

Назначение, основные задачи лабораторного комплекса

Лабораторные исследовательские приборы и машины подбираются таким образом, чтобы оптимально дополнять возможности экспериментальных станций для поддержки исследовательской работы на синхротронном излучении и обучения как начинающих пользователей, так и студентов. Проектные возможности лабораторного корпуса определяются исходя из потребностей пользователей экспериментальных станций и нацелены на решение следующего круга задач:

Физико–химическая пробоподготовка, в том числе специализированная: резка, полировка, обработка поверхности образцов реактивами, термическая и плазменная обработка, манипуляции в газовой атмосфере, проведение химических реакций, выращивание и отбор белковых кристаллов и т.д.

Проведение предварительных исследований методами дифрактометрии, спектроскопии, микроскопии, томографии и другими на лабораторном оборудовании для организации экспериментов с использованием СИ с целью оптимизации пользовательской нагрузки на станции. Экспресс-исследования с целью отбора проб, локализации области исследования и получения первичной информации об объектах.

Подготовка научных кадров для работ с использованием СИ. Лабораторные приборы, программное обеспечение и методики, используемые в лабораторном комплексе (на приборах и в терминальных залах) будут соответствовать методикам и аппаратным решениям, используемым на станциях, что расширяет возможности обучения практической экспериментальной работе. Обучение работе с дифрактометрами, спектрометрами и т.п., а также обработка экспериментальных результатов запланированы в терминальных залах посредством эмуляции программного обеспечения и связи с выбранными приборами.

Сервисная поддержка технологического оборудования в части оперативного изготовления элементов оснастки, отдельных узлов систем окружения образца, доработки деталей, сборки, регулировки и тестирования узлов и агрегатов, ремонт и профилактическое обслуживание.

Создание комфортных условий для поддержки работы персонала и пользователей в режиме круглосуточной работы.

Организация работы лабораторного корпуса

Работы на оборудовании лабораторного корпуса осуществляются как по предварительной заявке, так и в оперативном режиме при наличии возможности. Последовательность и длительность работ определяется пользователями по согласованию с персоналом лабораторного корпуса. Непосредственно на приборах работают сотрудники (персонал) станций, имеющий соответствующие допуски для работы. Пользователи ЦКП "СКИФ" могут быть допущены к самостоятельной работе при наличии необходимых допусков и после прохождения инструктажа на рабочем месте с регистрацией в журнале. Персонал лабораторного комплекса осуществляет поддержку оборудования, помогает и контролирует пользователей в самостоятельной работе на большинстве приборов. В лабораторном корпусе не предусматривается обращения сильнодействующих отравляющих веществ, веществ с особыми условиями обеспечения радиационной безопасности, патогенных микроорганизмов и вирусов, веществ, вызывающих эпидемиологическую угрозу, инициирующих и взрывчатых веществ.

Состав лабораторного корпуса

Эскиз планировки 1-го этажа. 1 – участок механической обработки и пробоподготовки, 2 - сектор сборки, 3 - сектор вакуумных испытаний, 4 – участок макромолекулярной кристаллографии, 5 – участок миркоскопии, 6 - вакуумно-технологический участок, 7 - участок спектроскопии, 8 – участок химической подготовки, 9– участок дифрактометрии.

Эскиз планировки 2-го этажа. 1-21 и 1-22 – участок механической обработки и пробоподготовки, 11 – участок томографии, 12 – участок термического анализа, 13 – комната отдыха, 14 – терминальный класс, 15 – офисы.

В составе лабораторного комплекса планируются следующие участки:

1	Механической обработки и пробоподготовки	Основное назначение Обработка заготовок, изготовление/доработка деталей и оснастки для экспериментальных станций СИ и ускорительного комплекса. Подготовка образцов: резка, шлифование, полирование, сверление заготовок Основное оборудование Станочная металлообработка в т.ч. ЧПУ, электроискровая и лазерная резки, ленточная пила, сверление, 3D печать. Слесарные, сварочные работы. Отрезные, шлифовальные, полировальные станки для пробоподготовки к исследованиям на СИ.
2	Механической обработки (сектор сборки) ISO 8	Основное назначение Сборка в чистых условиях высоковакуумных узлов и компонентов вакуумных систем для экспериментальных станций СИ и ускорительного комплекса. Сборка в чистых условиях рентгеновских детекторов. Основное оборудование Слесарные верстаки и инструменты
3	Вакуумных испытаний ISO 8	Основное назначение Откачка и отжиг, проверка на вакуумную прочность узлов и агрегатов. Основное оборудование Многофункциональные течеискатели. Высоковакуумный откачной пост. Источники питания и средства для отжига вакуумных объемов
4	Макромолекулярной кристаллографии, в том числе: - Комната для раскапывания препаратов биополимеров ISO 7, 17-23 С - Комната выращивания кристаллов ISO 8, 17±1 С - Комната выращивания кристаллов ISO 8, 4±1 С - Комната извлечения кристаллов белка ISO 7, 17-23 С - Предварительный РСА ISO 7, 17-23 С - Помещение пробоподготовки кристаллографии ISO 7, 17-23 С - "Темная комната", требуется красное освещение ISO 7, 17±1 С	Основное назначение Комплекс из термостатированных комнат для подготовки кристаллов после транспортировки, кристаллизации белков с возможностью проверки кристаллов. Замена буферного раствора для транспортировки на раствор для кристаллизации и/или концентрирование белка. Электрофорез белка (оценка чистоты). Доочистка белка (если необходимо). Измерение концентрации белка. Определение гомогенности белка перед кристаллизацией. Приготовление растворов осадитлей. Раскапывание белка и осадителей на специальном оборудовании. Кристаллизация белка разными способами. Заморозка кристаллов, их хранение и транспортировка на станцию. Основное оборудование Центрифуги c охлаждением и без. Набор для проведения белкового электрофореза. Хроматографическая система, в комплекте с коллектором фракций и набором предзабитых колонок. Система для оценки светорассеивания и дзета-потенциала. Робот для приготовления растворов осадителей. Кристаллизационный робот для приготовления капель белка и добавления в них раствора осадителя. Робот для подготовки капель белка к кристаллизации. Станция автоматизированного розлива реагентов. Спектрофотометр. Морозильники (-30 С), (от -50 до -86 С). Ледогенератор. Cистема водоочистки. Лабораторные весы. Микроскопы. Набор для заморозки и транспортировки кристаллов белка. Дифрактометр.
5	Микроскопии, в том числе: - Оптическая микроскопия ISO 8 - Электронная микроскопия ISO 7 - Прецизионная микроскопия ISO 6	Основное назначение Отбор образцов и исследования на СЭМ, АСМ и др. микроскопах. Основное оборудование Настольный сканирующий электронный микроскоп. Сканирующий электронный микроскоп высокого разрешения. Двухлучевой электронный микроскоп. Раман микроскоп c атомно-силовым микроскопом. Конфокальный микроскоп. Автоматический профилометр. Инспекционный микроскоп. Инвертированный микроскоп. Микроманипулятор. Система ионного травления.
6	Вакуумно-технологический ISO 6	Основное назначение Очистка поверхности в плазме, вакуумное напыление покрытий и тонких пленок. Основное оборудование Установка вакуумного напыления. Установка ионно-лучевого напыления. Установка напыления оптических покрытий. Толщиномер эллипсометр.
7	Спектроскопии ISO 8	Основное назначение Исследование элементного состава и соединений Основное оборудование Химический шкаф. Перчаточный бокс. Газовый хроматограф/масс-спектрометр. Анализатор газов. Система смешения газов и паров жидкости. Рамановский спектрометр с Рамановским микроскопом. Рентгеновский спектрометр. ИК спектрометр с газовыми ячейками. UV-Vis спектрометр с приставками. Времяразрешенный флуоресцентный спектрометр. Пресс лабораторный гидравлический.
8	Химической подготовки ISO 8	Основное назначение Пробоподготовка с использованием кислот, щелочей и др. агрессивных сред - удаление загрязнений, покрытий, химическая активация, пассивация поверхностей, окисление, восстановление, нанесение покрытий, синтез и растворение полимеров. Наполнение газовыми смесями реакционных камер. В т.ч. комната для литографических процессов (без солнечного света, опционально белое или красное освещение, локальные чистые зоны ISO-5) Основное оборудование Установка плазменной очистки. Аналитические весы. Ультразвуковые ванны. Шкафы для хранения реактивов, посуды и инвентаря. Плитки лабораторные. Лабораторные магнитные мешалки с подогревом и без. Спектрофотометр кюветный. рН метр. Система ACQUITY H-CLASS с тандемным квадрупольным масс- cпектрометром. Дистиллятор электрический. Установка для электролитического травления Установка ионного травления. Сушильный вакуумный шкаф. Муфельная печь. Центрифуга для нанесения/проявления фоторезиста или сушки. Установка гальванопластики. Установка электрополирования. Планетарная мельница . Вакуумная высокотемпературная печь. Посудомоечная машина для хим посуды. Холодильник для хранения химреактивов. Титратор. Ротационный испаритель. Лабораторная СВЧ печь для подготовки образцов
9	Дифрактометрии	Основное назначение Отбор образцов и предварительный рентгеновский дифракционный анализ порошковых, монокристаллических образцов. Основное оборудование Многоцелевой комплекс структурного анализа. Дифрактометр монокристаллический. Дифрактометр поликристаллический. In situ ячейки. Низкотемпературная камера с опцией контролируемой влажности (-180 ... 400 С). Высокотемпературная камера(до 2300 С). Среднетемпературная камера (до 1200 С). Микроскоп стереоскопический. Поляризационный микроскоп Порошковый дифрактометр для съемок в температурных и климатических камерах на отражение. Плотномер.
10	Механических испытаний	Основное назначение Комплексное исследование функциональных и механических свойств (ударо- и коррозионное стойкость, термостойкостью, абразивный износ, жаропрочность), проведение механических испытаний образцов и изделий для сопоставления с последующим изучением структурно-фазового состава с помощью синхротронного излучения. Подготовка образцов для исследований посредством высококонцентрированного лазерного воздействия или изготовление с помощью технологии 3D печати. Основное оборудование Иттербиевый волоконный лазер. Пресс горячего и холодного изостатического прессования. Микроскопы исследовательские. Лазерный дифракционный анализатор размера частиц. Универсальная разрывная машина. Универсальная испытательная машина настольного типа. Машина для усталостных испытаний на изгиб. Машина трения. Твердомер Виккерса, автоматический. Камера соляного тумана. Измеритель температуропроводности. Камера термоудара. 3D принтер (металл) с порошками. Вакуумная печь. Муфельная печь.
11	Томографии	Основное назначение Проведение предварительных томографических исследований мелких лабораторных животных. Основное оборудование Оптический томограф. ЯМР томограф. In Vivo оптический томограф.
12	Термического анализа	Основное назначение Характеризация элементного состава и соединений образцов перед исследованиями на СИ посредством ТГА и ДСК. Основное оборудование Синхронный термический анализатор. ДСК высокого давления для особых реакций. Универсальный высокочувствительный дифференциальный сканирующий калориметр. Термогравиметрический анализатор в комплекте с интегрированным масс-спектрометром.
13	Комната отдыха	Обеспечение для персонала лабораторного комплекса и пользователей при работе в сменном режиме условий для приема пищи, отдыха, спортивных разминок.
14	Терминальный зал	Проведение учебных занятий со студентами с демонстрацией расчетов и методик работы на экспериментальном оборудовании. Виртуальное обучение работе на станциях СИ, дистанционная работа на приборах, обработка результатов.
15	Офисы персонала и пользователей	Размещение персонала лабораторного комплекса и пользователей для выполнения офисных работ, проведение совещаний и семинаров.