Kernspektroskopische Untersuchungen in der 132 Sn-Region

In der vorliegenden Arbeit werden die r-Prozesskerne rund um den N=82-Schalenabschluß untersucht. Dabei gelang es die bisher unbekannten Halbwertszeiten und Pn-Werte der Antimonisotope 137-139-Sb und von 139-Te zu messen. Des Weiteren wurden die Ergebnisse von Shergur et. al. zu extrem neutronenreichen Zinnisotopen (137,138-Sn) mit neuen Messungen untermauert und verbessert. Alle erhaltenen Ergebnisse werden mit entsprechenden Modellrechnungen verglichen und ihr Einfluss auf moderne Netzwerkrechnungen zum r-Prozess diskutiert. Des Weiteren gelang erstmalig die Aufnahmen von gamma-spektroskopischen Daten für das r-Prozessnuklid 136-Sn in Singlespektren. Aufgrund der hinlänglich bekannten Probleme mit Isobarenkontaminationen für Ionenstrahlen von sehr exotischen Molekülen an ISOL-Einrichtungen werden unterschiedliche technische Entwicklungen zur Verbesserung der Strahlqualität aufgezeigt. Ein besonderer Schwerpunkt liegt hier auf der neu eingeführten Technik der molekularen Seitenbänder an Massenseparatoren. Hier gelang es durch gezielte Zugabe von Schwefel in das Target ein starke SnS(+)-Seitenband zu etablieren und so bei guter Strahlintensität eine deutliche Reduktion des Isobarenuntergrunds zu erreichen. Ebenso werden die Möglichkeiten einer temperaturkontrollierten Quarztransferline zwischen Target und Ionenquelle zur Minimierung von Kontaminationen bespro-chen. Zur Verbesserung der Selektivität von Experimenten an sehr neutronenreichen Elementen wurde ein Detektorsystem zur n,gamma-Koinzidenzmessung entwickelt. Im Gegensatz zu früheren Versuchen dieser Art, gelang es durch eine entsprechende neue Elektronik striktere Koinzidenzbedingungen zu realisieren und so das Koinzidenzfenster deutlich zu verkleinern.

Ein Experiment zur Bestimmung des g-Faktors des gebundenen Elektrons in wasserstoff- und lithiumähnlichen mittelschweren Ionen

In dieser Arbeit werden der experimentelle Aufbau und erste Messungen für die Bestimmung des g-Faktors des Elektrons gebunden in wasserstoff- und lithiumähnlichen mittelschweren Ionen beschrieben. Mit dem hochpräzisenWert des g-Faktors können theoretische Berechnungen der Quantenelektrodynamik gebundener Zustände überprüft werden. Die Messungen werden in einem Dreifach-Penningfallen-System durchgeführt. Dort wurden im Rahmen dieser Arbeit auch erstmals hochgeladene Ionen bis 28Si13+ in einer hierfür entwickelten Elektronenstrahl-Ionenquelle/-falle erzeugt. Für die Bestimmung des g-Faktors werden die freie Zyklotronfrequenz und die Larmorfrequenz benötigt. Erstere wird aus den drei Eigenfrequenzen des in der Präzisionsfalle gespeicherten Ions berechnet. Um das Ion bei den Messungen nicht zu verlieren, werden die Eigenfrequenzen des Ions durch Kopplung an einen radiofrequenten Nachweisschwingkreis nicht-destruktiv nachgewiesen. Die freie Zyklotronfrequenz konnte dabei mit einer relativen Genauigkeit von wenigen 10E−9 bestimmt werden. Zur Bestimmung der Larmorfrequenz ist die genaue Kenntnis der Spinrichtung des Elektrons im Magnetfeld notwendig. Diese wird durch den kontinuierlichen Stern-Gerlach-Effekt in der sogenannten Analysefalle bestimmt. Hierzu muss eine hohe Stabilität der axialen Frequenz des Ions erreicht werden. Um dies sowie die Hochpräzisionsmessungen in der Präzisionsfalle zu erreichen, wurden in dieser Arbeit beide Fallen hinsichtlich ihrer elektrischen und magnetischen Eigenschaften charakterisiert.

Das Aerosol-Ionenfallen-Massenspektrometer (AIMS) : Aufbau, Charakterisierung und Feldeinsatz

Um die in der Atmosphäre ablaufenden Prozesse besser verstehen zu können, ist es wichtig dort vorhandene Partikel gut charakterisieren zu können. Dazu gehört unter anderem die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung der Partikel. Zur Analyse insbesondere organischer Partikel wurde dazu in einer früheren Promotion das Aerosol-Ionenfallen-Massenspektrometer (AIMS) entwickelt.Im Rahmen dieser Arbeit wurden Entwicklungsarbeiten durchgeführt, um die Charakteristiken des Prototypen zu verbessern sowie es für den Feldeinsatz tauglich zu machen. Die durchgeführten Veränderungen betreffen mechanische und elektrische Komponenten sowie das LabView Steuerungsprogramm. So wurde z.B. die Ionenquelle derart modifiziert, dass die Ionen nicht mehr permanent erzeugt werden, sondern nur innerhalb des Zeitraums wenn sie auch in der Ionenfalle gespeichert werden können. Durch diese Modifikation konnte das Signal-zu-Rausch Verhältnis deutlich verbessert werden. Nach Beendigung der Umbauten wurden in ausführlichen Laborstudien die einzelnen Instrumentenparameter detailliert charakterisiert. Neben den Spannungen die zur Fokussierung oder zur Speicherung der Ionen in der Ionenfalle dienen, wurden die unterschiedlichen Arten der resonanten Anregung, mittels der die Ionen in der Ionenfalle gezielt zu Schwingungen angeregt werden können, sehr genau untersucht. Durch eine gezielte Kombination der unterschiedlichen Arten der resonanten Anregung ist es möglich MSn-Studien durchzuführen. Nach erfolgreicher Charakterisierung konnte in weiteren Laborstudien die MSn-Fähigkeit des AIMS demonstriert werden. Für Tryptophan (C11H12N2O2) wurde anhand von MS4-Studien ausgehend von m/z 130 ein möglicher Fragmentierungsweg identifiziert. Für die einzelnen Stufen der MS4-Studien wurden die Nachweisgrenzen abgeschätzt. Im Rahmen der PARADE (PArticles and RAdicals: Diel observations of the impact of urban and biogenic Emissions) Messkampagne im August/September 2011 auf dem kleinen Feldberg in der Nähe von Frankfurt am Main wurde die Feldtauglichkeit des AIMS demonstriert. Die Nachweisgrenzen liegen für eine Mittelungszeit von 60 Minuten für Organik bei 1,4 µg m-3, für Nitrat bei 0,5 µg m-3 und für Sulfat bei 0,7 µg m-3, was ausreichend ist um atmosphärisches Aerosol messen zu können. Dies ist ein signifikanter Fortschritt im Vergleich zum Prototypen, der aufgrund schlechter Reproduzierbarkeit und Robustheit noch nicht feldtauglich war. Im Vergleich zum HR-ToF-AMS, einem Standard-Aerosolmassenspektrometer, zeigte sich, dass beide Instrumente vergleichbare Trends für die Spezies Nitrat, Sulfat und Organik messen.

Messungen von salpetriger Säure und Eispartikeln im Nachlauf von Flugzeugen

Ziel dieser Arbeit war der Aufbau und Einsatz des Atmosphärischen chemischen Ionisations-Massenspektrometers AIMS für boden- und flugzeuggetragene Messungen von salpetriger Säure (HONO). Für das Massenspektrometer wurden eine mit Gleichspannung betriebene Gasentladungsionenquelle und ein spezielles Druckregelventil entwickelt. Während der Instrumentenvergleichskampagne FIONA (Formal Intercomparisons of Observations of Nitrous Acid) an einer Atmosphären-Simulationskammer in Valencia (Spanien) wurde AIMS für HONO kalibriert und erstmals eingesetzt. In verschiedenen Experimenten wurden HONO-Mischungsverhältnisse zwischen 100 pmol/mol und 25 nmol/mol erzeugt und mit AIMS interferenzfrei gemessen. Innerhalb der Messunsicherheit von ±20% stimmen die massenspektrometrischen Messungen gut mit den Methoden der Differenziellen Optischen Absorptions-Spektrometrie und der Long Path Absorption Photometrie überein. Die Massenspektrometrie kann somit zum schnellen und sensitiven Nachweis von HONO in verschmutzter Stadtluft und in Abgasfahnen genutzt werden.rnErste flugzeuggetragene Messungen von HONO mit AIMS wurden 2011 bei der Messkampagne CONCERT (Contrail and Cirrus Experiment) auf dem DLR Forschungsflugzeug Falcon durchgeführt. Hierbei konnte eine Nachweisgrenze von < 10 pmol/mol (3σ, 1s) erreicht werden. Bei Verfolgungsflügen wurden im jungen Abgasstrahl von Passagierflugzeugen molare HONO zu Stickoxid-Verhältnisse (HONO/NO) von 2.0 bis 2.5% gemessen. HONO wird im Triebwerk durch die Reaktion von NO mit OH gebildet. Ein gemessener abnehmender Trend der HONO/NO Verhältnisse mit zunehmendem Stickoxid-Emissionsindex wurde bestätigt und weist auf eine OH Limitierung im jungen Abgasstrahl hin.rnNeben den massenspektrometrischen Messungen wurden Flugzeugmessungen der Partikelsonde Forward Scattering Spectrometer Probe FSSP-300 in jungen Kondensstreifen ausgewertet und analysiert. Aus den gemessenen Partikelgrößenverteilungen wurden Extinktions- und optische Tiefe-Verteilungen abgeleitet und für die Untersuchung verschiedener wissenschaftlicher Fragestellungen, z.B. bezüglich der Partikelform in jungen Kondensstreifen und ihrer Klimawirkung, zur Verfügung gestellt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss des Flugzeug- und Triebwerktyps auf mikrophysikalische und optische Eigenschaften von Kondensstreifen untersucht. Unter ähnlichen meteorologischen Bedingungen bezüglich Feuchte, Temperatur und stabiler thermischer Schichtung wurden 2 Minuten alte Kondensstreifen der Passagierflugzeuge vom Typ A319-111, A340-311 und A380-841 verglichen. Im Rahmen der Messunsicherheit wurde keine Änderung des Effektivdurchmessers der Partikelgrößenverteilungen gefunden. Hingegen nehmen mit zunehmendem Flugzeuggewicht die Partikelanzahldichte (162 bis 235 cm-3), die Extinktion (2.1 bis 3.2 km-1), die Absinktiefe des Kondensstreifens (120 bis 290 m) und somit die optische Tiefe der Kondensstreifen (0.25 bis 0.94) zu. Der gemessene Trend wurde durch Vergleich mit zwei unabhängigen Kondensstreifen-Modellen bestätigt. Mit den Messungen wurde eine lineare Abhängigkeit der totalen Extinktion (Extinktion mal Querschnittsfläche des Kondensstreifens) vom Treibstoffverbrauch pro Flugstrecke gefunden und bestätigt.

Knudsen effusion mass spectrometric determination of the complex vapor composition of samarium, europium, and ytterbium bromides

RATIONALE The vaporization of Sm, Eu, and Yb tri- and dibromides is accompanied by decomposition and disproportionation reactions. These result in complex vapor compositions whose analysis is an intricate problem for experimentalists. Approaches have been developed to interpret mass spectra and accurately determine the vapor composition of thermally unstable compounds. METHODS A sector type magnet instrument was used. A combined ion source allowed the study of both the molecular and ionic vapor compositions in the electron ionization (EI) and the thermionic emission (TE) modes. The methodological approaches were based on a joint analysis of the ionization efficiency functions, the temperature and time dependences of the ion currents, and special mathematical data evaluation. RESULTS The vaporization of SmBr3, YbBr3, SmBr2, EuBr2, and YbBr2 was studied in the temperature range of 850–1300 K. An initial stage of incongruent vaporization was observed in the case of the tribromides, SmBr2, and YbBr2. This eventually changed to a congruent vaporization stage. Various neutral (Ln, Br, Br2, LnBr, LnBr2, LnBr3, Ln2Br4, Ln2Br5, and Ln2Br6) and charged (Br–, LnBr3–, LnBr4–) species were detected at different vaporization stages. CONCLUSIONS The quantitative vapor composition of Sm, Eu, and Yb tri- and dibromides was determined. It was found that only EuBr2 was stable in the studied temperature range. The developed approaches can be useful in the case of other thermally unstable compounds.

14C Analysis and Sample Preparation at the New Bern Laboratory for the Analysis of Radiocarbon with AMS (LARA)

The University of Bern has set up the new Laboratory for the Analysis of Radiocarbon with AMS (LARA) equipped with an accelerator mass spectrometer (AMS) MICADAS (MIni CArbon Dating System) to continue its long history of 14C analysis based on conventional counting. The new laboratory is designated to provide routine 14C dating for archaeology, climate research, and other disciplines at the University of Bern and to develop new analytical systems coupled to the gas ion source for 14C analysis of specific compounds or compound classes with specific physical properties. Measurements of reference standards and wood samples dated by dendrochronology demonstrate the quality of the 14C analyses performed at the new laboratory.

Gaseous radiocarbon measurements of small samples

Radiocarbon dating by means of accelerator mass spectrometry (AMS) is a well-established method for samples containing carbon in the milligram range. However, the measurement of small samples containing less than 50 lg carbon often fails. It is difficult to graphitise these samples and the preparation is prone to contamination. To avoid graphitisation, a solution can be the direct measurement of carbon dioxide. The MICADAS, the smallest accelerator for radiocarbon dating in Zurich, is equipped with a hybrid Cs sputter ion source. It allows the measurement of both, graphite targets and gaseous CO2 samples, without any rebuilding. This work presents experiences dealing with small samples containing 1-40 lg carbon. 500 unknown samples of different environmental research fields have been measured yet. Most of the samples were measured with the gas ion source. These data are compared with earlier measurements of small graphite samples. The performance of the two different techniques is discussed and main contributions to the blank determined. An analysis of blank and standard data measured within years allowed a quantification of the contamination, which was found to be of the order of 55 ng and 750 ng carbon (50 pMC) for the gaseous and the graphite samples, respectively. For quality control, a number of certified standards were measured using the gas ion source to demonstrate reliability of the data.

Comparative Cytotoxicity Study of Silver Nanoparticles (AgNPs) in a Variety of Rainbow Trout Cell Lines (RTL-W1, RTH-149, RTG-2) and Primary Hepatocytes.

Among all classes of nanomaterials, silver nanoparticles (AgNPs) have potentially an important ecotoxicological impact, especially in freshwater environments. Fish are particularly susceptible to the toxic effects of silver ions and, with knowledge gaps regarding the contribution of dissolution and unique particle effects to AgNP toxicity, they represent a group of vulnerable organisms. Using cell lines (RTL-W1, RTH-149, RTG-2) and primary hepatocytes of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) as in vitro test systems, we assessed the cytotoxicity of the representative AgNP, NM-300K, and AgNO3 as an Ag+ ion source. Lack of AgNP interference with the cytotoxicity assays (AlamarBlue, CFDA-AM, NRU assay) and their simultaneous application point to the compatibility and usefulness of such a battery of assays. The RTH-149 and RTL-W1 liver cell lines exhibited similar sensitivity as primary hepatocytes towards AgNP toxicity. Leibovitz's L-15 culture medium composition (high amino acid content) had an important influence on the behaviour and toxicity of AgNPs towards the RTL-W1 cell line. The obtained results demonstrate that, with careful consideration, such an in vitro approach can provide valuable toxicological data to be used in an integrated testing strategy for NM-300K risk assessment.

Sensitivity and fragmentation calibration of the ROSINA double focusing mass spectrometer

The goal of this work has been to calibrate sensitivities and fragmentation pattern of various molecules as well as further characterize the lab model of the ROSINA Double Focusing Mass Spectrometer (DFMS) on board ESA’s Rosetta spacecraft bound to comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. The detailed calibration and characterization of the instrument is key to understand and interpret the results in the coma of the comet. A static calibration was performed for the following species: Ne, Ar, Kr, Xe, H2O, N2, CO2, CH4, C2H6, C3H8, C4H10, and C2H4. The purpose of the calibration was to obtain sensitivities for all detectors and emissions, the fragmentation behavior of the ion source and to show the capabilities to measure isotopic ratios at the comet. The calibration included the recording of different correction factors to evaluate the data, including a detailed investigation of the detector gain. The quality of the calibration that could be tested for different gas mixtures including the calibration of the density inside the ion source when calibration gas from the gas calibration unit is introduced. In conclusion the calibration shows that DFMS meets the design requirements and that DFMS will be able to measure the D/H at the comet and help shed more light on the puzzle about the origin of water on Earth.

VERIFICATION OF DNA PREDICTED PROTEIN SEQUENCES BY ENZYME HYDROLYSIS AND MASS SPECTROMETRIC ANALYSIS

The focus of this thesis lies in the development of a sensitive method for the analysis of protein primary structure which can be easily used to confirm the DNA sequence of a protein's gene and determine the modifications which are made after translation. This technique involves the use of dipeptidyl aminopeptidase (DAP) and dipeptidyl carboxypeptidase (DCP) to hydrolyze the protein and the mass spectrometric analysis of the dipeptide products.^ Dipeptidyl carboxypeptidase was purified from human lung tissue and characterized with respect to its proteolytic activity. The results showed that the enzyme has a relatively unrestricted specificity, making it useful for the analysis of the C-terminal of proteins. Most of the dipeptide products were identified using gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS). In order to analyze the peptides not hydrolyzed by DCP and DAP, as well as the dipeptides not identified by GC/MS, a FAB ion source was installed on a quadrupole mass spectrometer and its performance evaluated with a variety of compounds.^ Using these techniques, the sequences of the N-terminal and C-terminal regions and seven fragments of bacteriophage P22 tail protein have been verified. All of the dipeptides identified in these analysis were in the same DNA reading frame, thus ruling out the possibility of a single base being inserted or deleted from the DNA sequence. The verification of small sequences throughout the protein sequence also indicates that no large portions of the protein have been removed after translation. ^

Gotland Deep (Baltic Sea) independent age model based on Palaeomagnetic Secular Variation (PSV) and lead (Pb) deposition profiles

Dating of sediment cores from the Baltic Sea has proven to be difficult due to uncertainties surrounding the 14C reservoir age and a scarcity of macrofossils suitable for dating. Here we present the results of multiple dating methods carried out on cores in the Gotland Deep area of the Baltic Sea. Particular emphasis is placed on the Littorina stage (8 ka ago to the present) of the Baltic Sea and possible changes in the 14C reservoir age of our dated samples. Three geochronological methods are used. Firstly, palaeomagnetic secular variations (PSV) are reconstructed, whereby ages are transferred to PSV features through comparison with varved lake sediment based PSV records. Secondly, lead (Pb) content and stable isotope analysis are used to identify past peaks in anthropogenic atmospheric Pb pollution. Lastly, 14C determinations were carried out on benthic foraminifera (Elphidium spec.) samples from the brackish Littorina stage of the Baltic Sea. Determinations carried out on smaller samples (as low as 4 µg C) employed an experimental, state-of-the-art method involving the direct measurement of CO2 from samples by a gas ion source without the need for a graphitisation step - the first time this method has been performed on foraminifera in an applied study. The PSV chronology, based on the uppermost Littorina stage sediments, produced ten age constraints between 6.29 and 1.29 cal ka BP, and the Pb depositional analysis produced two age constraints associated with the Medieval pollution peak. Analysis of PSV data shows that adequate directional data can be derived from both the present Littorina saline phase muds and Baltic Ice Lake stage varved glacial sediments. Ferrimagnetic iron sulphides, most likely authigenic greigite (Fe3S4), present in the intermediate Ancylus Lake freshwater stage sediments acquire a gyroremanent magnetisation during static alternating field (AF) demagnetisation, preventing the identification of a primary natural remanent magnetisation for these sediments. An inferred marine reservoir age offset (deltaR) is calculated by comparing the foraminifera 14C determinations to a PSV & Pb age model. This deltaR is found to trend towards younger values upwards in the core, possibly due to a gradual change in hydrographic conditions brought about by a reduction in marine water exchange from the open sea due to continued isostatic rebound.

(Table 3) Li concentrations and isotopic compositions in foraminiferal shells, carbonate sediments, and associated pore waters from ODP Sites 131-806 and 138-851

An improved procedure for lithium isotope analysis using Li3PO4 as the ion source has been investigated for application to geological samples. The 7Li/6Li ratio is measured using double rhenium filament thermal ionization mass spectrometry in which isotopic fractionation is minimized at high temperatures. The method produces a stable, high intensity Li+ ion beam that allows measurement of nanogram quantities of lithium. This results in a reduction in sample size of up to 1000 times relative to that required for the established Li2BO2+ method while maintaining a comparable precision of better than 1? (1 sigma). Replicate analyses of the NBS L-SVEC Li2CO3 standard yielded a mean value of 12.1047+/-0.0043 (n=21), which is close to the reported absolute value of 12.02+/-0.03. Intercalibration with a wide range of geological samples shows excellent agreement between the Li3PO4 and Li2BO2+ techniques. Replicate analyses of seawater and a fresh submarine basalt display high precision results that agree with previous measurements. Taking advantage of the high ionization efficiency of the phosphate ion source, we have made the first measurements of the lithium concentration (by isotope dilution) and isotopic composition of calcareous foraminiferal tests and other marine carbonates. Preliminary results indicate that substantial lithium exchange occurs between carbonate sediments and their interstitial waters. In addition, a possible link between lithium paleoceanography and paleoclimate during the last 1000 ky may be derived from planktonic foraminiferal tests. This highly sensitive technique can be applied in the examination of low lithium reservoirs and thereby provide insight into some fundamental aspects of lithium geochemistry.

Low current performance of the Bern medical cyclotron down to the pA range

A medical cyclotron accelerating H- ions to 18 MeV is in operation at the Bern University Hospital (Inselspital). It is the commercial IBA 18/18 cyclotron equipped with a specifically conceived 6 m long external beam line ending in a separate bunker. This feature is unique for a hospital-based facility and makes it possible to conduct routine radioisotope production for PET diagnostics in parallel with multidisciplinary research activities, among which are novel particle detectors, radiation biophysics, radioprotection, radiochemistry and radiopharmacy developments. Several of these activities, such as radiobiology experiments for example, require low current beams down to the pA range, while medical cyclotrons are designed for high current operation above 10 μA. In this paper, we present the first results on the low current performance of a PET medical cyclotron obtained by ion source, radio-frequency and main coil tuning. With this method, stable beam currents down to (1.5+/- 0.5 ) pA were obtained and measured with a high-sensitivity Faraday cup located at the end of the beam transport line.

Modelización e integración de sistemas de adquisición de datos inteligentes en sistemas de instrumentación para dispositivos de fusión

La obtención de energía a partir de la fusión nuclear por confinamiento magnético del plasma, es uno de los principales objetivos dentro de la comunidad científica dedicada a la energía nuclear. Desde la construcción del primer dispositivo de fusión, hasta la actualidad, se han llevado a cabo multitud de experimentos, que hoy en día, gran parte de ellos dan soporte al proyecto International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER). El principal problema al que se enfrenta ITER, se basa en la monitorización y el control del plasma. Gracias a las nuevas tecnologías, los sistemas de instrumentación y control permiten acercarse más a la solución del problema, pero a su vez, es más complicado estandarizar los sistemas de adquisición de datos que se usan, no solo en ITER, sino en otros proyectos de igual complejidad. Desarrollar nuevas implementaciones hardware y software bajo los requisitos de los diagnósticos definidos por los científicos, supone una gran inversión de tiempo, retrasando la ejecución de nuevos experimentos. Por ello, la solución que plantea esta tesis, consiste en la definición de una metodología de diseño que permite implementar sistemas de adquisición de datos inteligentes y su fácil integración en entornos de fusión para la implementación de diagnósticos. Esta metodología requiere del uso de los dispositivos Reconfigurable Input/Output (RIO) y Flexible RIO (FlexRIO), que son sistemas embebidos basados en tecnología Field-Programmable Gate Array (FPGA). Para completar la metodología de diseño, estos dispositivos van a ser soportados por un software basado en EPICS Device Support utilizando la tecnología EPICS software asynDriver. Esta metodología se ha evaluado implementando prototipos para los controladores rápidos de planta de ITER, tanto para casos prácticos de ámbito general como adquisición de datos e imágenes, como para casos concretos como el diagnóstico del fission chamber, implementando pre-procesado en tiempo real. Además de casos prácticos, esta metodología se ha utilizado para implementar casos reales, como el Ion Source Hydrogen Positive (ISHP), desarrollada por el European Spallation Source (ESS Bilbao) y la Universidad del País Vasco. Finalmente, atendiendo a las necesidades que los experimentos en los entornos de fusión requieren, se ha diseñado un mecanismo mediante el cual los sistemas de adquisición de datos, que pueden ser implementados mediante la metodología de diseño propuesta, pueden integrar un reloj hardware capaz de sincronizarse con el protocolo IEEE1588-V2, permitiendo a estos, obtener los TimeStamps de las muestras adquiridas con una exactitud y precisión de decenas de nanosegundos y realizar streaming de datos con TimeStamps. ABSTRACT Fusion energy reaching by means of nuclear fusion plasma confinement is one of the main goals inside nuclear energy scientific community. Since the first fusion device was built, many experiments have been carried out and now, most of them give support to the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) project. The main difficulty that ITER has to overcome is the plasma monitoring and control. Due to new technologies, the instrumentation and control systems allow an approaching to the solution, but in turn, the standardization of the used data acquisition systems, not only in ITER but also in other similar projects, is more complex. To develop new hardware and software implementations under scientific diagnostics requirements, entail time costs, delaying new experiments execution. Thus, this thesis presents a solution that consists in a design methodology definition, that permits the implementation of intelligent data acquisition systems and their easy integration into fusion environments for diagnostic purposes. This methodology requires the use of Reconfigurable Input/Output (RIO) and Flexible RIO (FlexRIO) devices, based on Field-Programmable Gate Array (FPGA) embedded technology. In order to complete the design methodology, these devices are going to be supported by an EPICS Device Support software, using asynDriver technology. This methodology has been evaluated implementing ITER PXIe fast controllers prototypes, as well as data and image acquisition, so as for concrete solutions like the fission chamber diagnostic use case, using real time preprocessing. Besides of these prototypes solutions, this methodology has been applied for the implementation of real experiments like the Ion Source Hydrogen Positive (ISHP), developed by the European Spallation Source and the Basque country University. Finally, a hardware mechanism has been designed to integrate a hardware clock into RIO/FlexRIO devices, to get synchronization with the IEEE1588-V2 precision time protocol. This implementation permits to data acquisition systems implemented under the defined methodology, to timestamp all data acquired with nanoseconds accuracy, permitting high throughput timestamped data streaming.

Mass spectrometry of ribosomes and ribosomal subunits

Nanoflow electrospray ionization has been used to introduce intact Escherichia coli ribosomes into the ion source of a mass spectrometer. Mass spectra of remarkable quality result from a partial, but selective, dissociation of the particles within the mass spectrometer. Peaks in the spectra have been assigned to individual ribosomal proteins and to noncovalent complexes of up to five component proteins. The pattern of dissociation correlates strongly with predicted features of ribosomal protein–protein and protein–RNA interactions. The spectra allow the dynamics and state of folding of specific proteins to be investigated in the context of the intact ribosome. This study demonstrates a potentially general strategy to probe interactions within complex biological assemblies.