High-q performance of the J-PARC small-angle neutron scattering instrument (HI-SANS) for observation of biological molecules with atomic resolution

生体分子の原子レベルの分解能での測定のためのJ-PARCの小角中性子散乱(HI-SANS)の高Q領域の性能

高田 慎一  ; 鈴木 淳市; 篠原 武尚   ; 奥 隆之   ; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也  ; 大友 季哉*; 新井 正敏

Takata, Shinichi; Suzuki, Junichi; Shinohara, Takenao; Oku, Takayuki; Suzuya, Kentaro; Aizawa, Kazuya; Otomo, Toshiya*; Arai, Masatoshi

ナノメータサイズのタンパク質の機能の解明や開発には、原子レベルの構造情報も含む広いQ領域の小角中性子散乱装置の開発が重要である。HI-SANSは、J-PARCの広い波長帯の大強度パルス中性子ビームを利用し、ナノからメゾスケールにおよぶ幅広いQ領域の情報を効率的に測定することができ、構造評価を協力に推進するツールとなる装置である。その装置設計の指針となる代表的な試料の一つとして、タンパク質水溶液の散乱関数をデバイ関数を用いて評価し、広いQ領域において、どの程度の分解能が必要なのか議論する。

For the clarification and enhancement of function of biological molecules with nm size, we believe that small-angle neutron scattering measurement in wide-q range giving structural information of the molecules with atomic resolution is important. We have thus designed the high-intensity small-angle neutron scattering instrument HI-SANS for the J-PARC in order to carry out the efficient measurement in wide-q range including high-q range of 1-100 nm. In the design work we have performed Monte Carlo simulation of neutron scattering from typical proteins in solution using the scattering function based on the Debye formula. In this paper we present the q-resolution required from the simulation and then show detector arrangement to realize the q-resolution and counting efficiency expected with the detector arrangement.