2006 BL13B1 User's Guide - BioNSRRC

2006BL13B1 User’s GuideIV. Tutorial of DataProcessing by HKL2000National Synchrotron Radiation Research CenterProtein Diffraction GroupChien-Chang Tseng, Chun-Hsiung Chao, Tzu-Lin Lee,Cheng-Hung Chiang, and Yuch-Cheng Jean

目 錄‣ 注 意 事 項 及 使 用 說 明‣ Chapter 1. 如 何 開 啟 程 式 及 設 定Data‣ Chapter 2. Indexing 和 Refinement‣ Chapter 3. Integration‣ Chapter 4. Scaling‣ 附 錄I. 如 何 分 割 Data SetII. 如 何 只 使 用 Scaling 功 能

注 意 事 項 及 使 用 說 明• 在 每 一 頁 上 的 動 作 都 會 依 序 標 上 1, 2,3… 例 :1. 左 鍵• 而 沒 有 標 1, 2, 3… 的 , 為 註 解 , 例 :• 紅 色 圈 圈 標 出 按 鈕 的 位 置 , 例 :被 按 下 的 按 鈕 會 顯 示 為 紅 色 :選 取 末 選 取 • 紅 色 方 框 標 出 應 該 注 意 或 該 輸 入 數值 的 地 方 , 例 :

Chapter 1.如 何 開 啟 程 式 及 設 定 Data

1.1 開 啟 HKL2000 程 式1% pwd目 前 所 在 資 料 夾2% cd data/Leo/data前 往 raw data 所 存 放 的 路 徑( 如 果 不 確 定 可 以 參 考 數 據 收 集 軟 體 的 設 定 )3% mkdir process建 立 process 資 料 夾( 可 包 含 space group 或 使 用 者 資 訊 以 供 區 別 , 如 :proc_P21 或 proc_Leo)4% cd process前 往 process 資 料 夾5% HKL2000在 此 目 錄 下 輸 入 HKL2000 來 開 啟 程 式( 注 意 HKL 為 大 寫 )( 在 process 資 料 夾 開 啟 HKL2000, 可 以 確 保 和 同 時 處 理同 一 組 數 據 的 人 , 不 會 互 相 干 擾 )

1.2 選 擇 Detector Format1. 選 擇 正 確 的 detector。2. 按 ok。( 如 果 不 確 定 detector 的 型 號 , 請 詢 問 support 人 員 。)

1.3 設 定 Beam Position1. 點 選 Site Configuration 來 設 定 beam position。

1.3 設 定 Beam Position( 續 )2. 輸 入 正 確 的 X-beam 及 Y-beam 值 。 在bionsrrc 網 頁 上 一 般 都 列 有 正 確 的 值 ,若 不 確 定 請 詢 問 Support 人 員 。3. 點 Close 關 閉 此 視 窗 。

1.4 設 定 Raw Data 資 料 夾2. 點 選 此 箭 頭 , 程 式 會 自 動 將 Raw DataDir 路 徑 填 上 。1. 點 選 raw data 所 存 放 的 資 料 夾 。

1.5 設 定 Output Data 資 料 夾確 認 output Data Dir. 是 否 為 我 們 建 立的 process 資 料 夾 , 若 不 是 , 則 依 剛 剛的 方 法 , 將 process 資 料 夾 填 上 。

1.6 設 定 欲 處 理 之 Data Set1. 點 選 Set Up Data Files。2. 之 前 設 定 Raw Data Dir 中 所有 預 設 的 特 定 檔 案 格 式 ,如 .img, 都 會 顯 示 在 此 視 窗中 。 在 此 例 顯 示 了 共 有 四 套不 同 的 data。3. 選 取 要 process 的 dataset, 然 後 按 Ok 確 定 。

1.7 確 認 所 有 參 數1. 確 認 Denzo、Scale 及 Select 都 被 選 取 。2. 上 面 的 參 數 是 由 image 的 header 讀 出 來 的 , 須 注 意 是 否 有 錯誤 , 尤 其 是 Distance ( 晶 體 到 detector 的 距 離 )、Frame Width( 一 張 frame 的 振 盪 角 度 ) 及 Wavelength 這 三 項 , 如 有 錯 誤 便在 此 直 接 修 正 之 。

Chapter 2.Indexing & Refinement點 選 Index/Refinement。

2.1 開 啟 Raw Image按 下 Display, 會 開 啟 右 邊 frame number所 指 定 的 raw image。

2.2 檢 視 Raw Image Quality1. 按 dim 及 bright 能 調 整 深 淺 以 便 清 楚的 看 出 繞 射 點 。這 裡 會 顯 示 滑 鼠 所 指 到地 方 繞 射 點 的 解 析 度 及強 度 (Intensity), 但 在 給予 正 確 的 距 離 及 波 長 之前 解 析 度 是 不 準 的 。2. 先 大 約 看 一 下 Image 是 否 有 冰 環 或 雙 晶 的 現 象 。

2.3 Index 前 的 設 定1. 設 定 要 Index 的 繞 射 點 的 解 析 度 範 圍 ,Min 是看 beam stop 遮 住 的 範 圍 , 一 般 設 為 30Å,Max則 是 視 晶 體 繞 射 情 況 , 如 果 繞 射 點 在 視 窗 邊 緣都 很 強 , 則 可 設 為 edge, 如 果 否 , 則 需 視 情 況調 整 。 在 有 冰 環 的 情 況 下 應 設 為 4Å。

2.3 Index 前 的 設 定 ( 續 )2. Sigma Cutoff (Weak Level) 為 程 式 選 來 做 Index 的繞 射 點 之 最 小 I/Sigma Ratio, 預 設 為 5.0。 若 為Double lattice 則 應 提 高 Weak Level, 比 如 20.0,來 選 擇 比 較 強 的 繞 射 點 , 以 確 保 Index 的 為 單 一lattice。3. 3D Window 的 數 字 代 表 程 式 Index、Refine 及Integration 所 使 用 的 連 續 繞 射 圖 張 數 。 其 所 跨 越的 角 度 大 小 (3D window 數 乘 以 一 張 frame 的 振 盪角 度 ) 應 起 碼 為 Mosaicity 的 兩 倍 。 但 若 detector 為IP,3D Window 應 設 定 為 1。

2.4 執 行 Peak Search1. 點 選 Peak Search。2. 利 用 此 處 的 6 個調 整 功 能 找 出最 適 合 做 Index的 繞 射 點 。( 請不 要 按 OK 鈕 )建 議 : 按 下 Peak Search 後 , 如 果 所 選 取 的 繞 射 點 太少 , 可 以 按 More peaks 來 增 加 選 取 的 繞 射 點 。 如 果 有許 多 強 的 點 沒 有 被 選 擇 到 , 可 以 按 Size peak up 或 Sizepeak down 來 調 整 , 以 選 取 因 為 跟 預 設 Spot size 不 合 而沒 被 選 中 的 繞 射 點 。

2.4 執 行 Peak Search( 續 )3. 如 果 3D window 的 張 數 大 於 1, 則 以 滑 鼠 中 鍵點 選 Frame 鈕 , 將 3D window 所 定 義 的 RawImage 逐 張 顯 示 , 程 式 會 依 第 一 張 Raw Image上 Peak Search 的 條 件 自 動 尋 找 。4. 逐 張 顯 示 且 程式 自 動 完 成Peak search 後 ,請 按 OK 鈕 。Peak search 後 , 在 還 沒 按 Ok 前 , 對 Frame Bottom 按 滑 鼠 中鍵 , 程 式 會 顯 示 下 一 張 繞 射 圖 , 且 自 動 繼 續 執 行 Peaksearch, 如 果 剛 才 有 執 行 More 或 Fewer peaks、Size peak up 或down, 則 程 式 也 會 自 動 執 行 , Peak Search 的 繞 射 圖 張 數 應 等於 3D Window 的 值 , 在 按 完 Ok 後 , 這 些 被 選 擇 的 繞 射 點 會 一起 寫 入 預 設 的 檔 案 中 來 Index。

2.5 執 行 Index點 選 Index 鈕 。Index 完 成 後 , 會 跳 出 Bravais Lattice Table 的 window。

2.6 設 定 Bravais Lattice Table1. 可 能 的 Bravais Lattice 會 以 綠 色 字 體 表 示之 , 請 先 確 認 這 些 Distortion index 較 小 的lattice, 其 Unit cell parameter 是 否 合 理 。2. 首 先 以 primitivetriclinic 來 Refine。3. 按 Apply & Close 鈕 。

2.7 確 定 點 是 否 圈 得 正 確確 定 上 圖 的 綠 圈 是 否 真 的 圈 在 繞 射 點 上 , 如 果 否 ,則 應 重 新 確 認 各 項 參 數 是 否 為 正 確 , 如 distance、wavelength、frame width、beam position 或 調 整Integration box 後 , 再 Index 一 次 。

2.8 執 行 Fit Basic Refinement1. 點 選 Fit Basic 鈕 。2. 點 選 Refine 鈕 。( 右 方 可輸 入 欲 Refine 的 次 數 )

2.9 檢 查 Basic refinement 的 結 果確 認 以 上 三 個 值 是否 良 好 , 接 近 1 為良 好 ( 綠 色 表 正常 , 淡 綠 色 可 接受 , 橘 色 表 需 要 進一 步 Refine, 紅 色表 有 嚴 重 錯 誤 無 法接 受 )。代 表 Crystal RotationX, Y, Z 經 過 Refine後 的 值 。 如 果 CrystalRotY 數 字 為 紅 色 ,表 示 需 要 使 用Reference Zone 鈕 來選 用 另 一 較 適 合 的Zone。這 表 示 這 一 個 cycle refinement 的 值 跟上 一 個 cycle refinement 值 的 差 ,0.000 代 表 收 歛 , 如 果 沒 有 收 歛 則 應繼 續 Refine 直 到 收 歛 。

2.10 檢 查 Profile fitting radius1. 按 Prof fit R 可 以 開 關 Profile fitting radius 的 顯 示 。2. 此 圈 就 是 Profile fitting radius ,隨 著 滑 鼠 的 移 動 , 在 每 個 地 方都 應 大 約 圈 住 10~50 點 繞 射 點 ,其 強 度 在 Weak Level 設 定 值 以上 , 若 否 則 應 調 整 Profile fittingradius 之 大 小 。3. 在 此 可 以 調 整 Profile fittingradius 之 大 小 , 不 過 要 再 執行 過 Refine 才 能 看 出 改 變 。

2.11 設 定 Integration Box按 上 圖 的 Zoom wind 會 出 現 右邊 這 個 放 大 視 窗 。 在 上 圖 想 放大 的 地 方 按 中 鍵 , 放 大 的 情 形就 會 顯 示 在 右 圖 。 在 右 圖 上 方按 Zoom in 或 out 可 以 調 整 拉近 或 拉 遠 , 按 Int. box 會 出 現如 右 圖 的 框 框 , 由 外 到 內 分 別代 表 Box、Backgroundelliptical、Spot elliptical。

2.11 設 定 Integration Box( 續 )1. 點 選 More Option。2. 選 擇 mm 及 Elliptical3. 依 照 繞 射 點 的 大 小 選取 適 合 的 Spot、Background 及 Box。

2.12 執 行 Fit All Refinement1. 點 選 Fit All。2. 取 消 Distance 和 Mosaicity 選 項 ,先 不 要 Refine 這 兩 個 參 數 。3. 點 選 Refine 鈕 。4. 依 2.9 方 式 檢 查 Refine 後 的 結 果 。

2.13 執 行 Mosaicity Refinement1. 將 Mosaicity 加 入 Refine。2. 點 選 Refine 鈕 。3. 依 2.9 方 式 檢 查 Refine 後 的 結 果 。

2.14 執 行 Distance Refinement1. 將 Distance 加 入 Refine。2. 點 選 Refine 鈕 。3. 依 2.9 方 式 檢 查 Refine 後 的 結 果 。

2.15 顯 示 Bravais Lattice Table點 選 這 裡 來 顯 示 Bravais Lattice Table。

2.16 設 定 新 Bravais Lattice經 過 一 連 串 Refinement 後 的 Distorsion Index。先 從 最 低 對 稱 性 向 上 選 取 最 接 近 的 可 能 Latice ( 此 例為 C centred monoclinic), 按 Apply 後 , 再 按 Apply &Close, 經 過 Refine 後 再 開 啟 Bravais Lattice Table。

2.17 設 定 新 Bravais Lattice1. 發 現 更 高 層 的 Distorsion Index 下 降 ,代 表 Lattice 的 對 稱 性 還 可 以 往 上 提升 。2. 往 上 選 取 最 接 近 的 F centred orthorhombic, 按Apply 後 , 再 按 Apply & Close, 經 過 Refine 後 再開 啟 Bravais Lattice Table。

2.18 設 定 新 Bravais Lattice1. 發 現 有 更 高 層 的 Distorsion Index 下降 , 代 表 Lattice 的 對 稱 性 還 可 以 往 上提 升 。2. 往 上 選 取 最 接 近 的 I centred orthorhombic, 按Apply 後 , 再 按 Apply & Close, 經 過 Refine 後再 開 啟 Bravais Lattice Table。

2.19 設 定 新 Bravais Lattice1. 發 現 F centred orthorhombic 的Distortion index 不 為 0, 而 更 高對 稱 性 的 I centred tetragonal 的Distortion index 反 而 為 0, 代 表可 能 是 I centred tetragonal 。2. 往 上 選 取 次 接 近 的 I centred tetragonal, 按Apply 後 , 再 按 Apply & Close, 經 過 Refine 後再 開 啟 Bravais Lattice Table。

2.20 設 定 新 Bravais Lattice發 現 比 I centred tetragonal對 稱 性 高 的 Lattice 的Distortion 不 降 反 升 , 代表 I centred tetragonal 應 為正 確 的 Bravais lattice。

2.21 設 定 Bravais Lattice 注 意 事 項• 上 述 方 法 , 只 有 在 使 用 CCDDetector 時 , 且 在 3D Window 乘 以一 張 frame 的 振 盪 角 度 大 於Mosaicity 的 兩 倍 時 ,Distorsionindex 的 相 對 大 小 才 有 意 義 。• 這 個 方 法 能 確 定 晶 體 最 可 能 的 最低 對 稱 性 的 Bravais Lattice, 應 該針 對 這 個 Bravais Lattice 來 收 集 數據 , 如 果 後 來 發 現 是 更 高 對 稱 性的 Bravais Lattice, 我 們 也 有 足 夠的 Data 來 Reprocess。• 當 然 , 如 果 能 夠 把 所 有 可 能 的Bravais Lattice 都 Process, 讓 後 續的 數 據 處 理 有 足 夠 的 Data 來 分 析是 最 好 的 。

Chapter 3.Integration

3.1 設 定 Blind Region1. 在 這 用 滑 鼠 左 鍵 點 一 下 。

3.1 設 定 Blind Region( 續 )2. 在 大 約 是 Beam stop 中 心 的 位 置 以 滑鼠 左 鍵 點 一 下 ( 不 是 按 著 不 放 唷 ), 拖曳 滑 鼠 至 你 想 設 定 的 Blind Region 外圍 位 置 , 再 點 一 下 , 就 完 成 設 定 了 。

3.1 設 定 Blind Region( 續 )3. 在 這 用 滑 鼠 左 鍵 點 一 下 。註 : 剛 才 設 定 的 圓 形Blind Region 的 座 標 。

3.1 設 定 Blind Region( 續 )4. 在 要 設 定 的 長 方 形 BlindRegion 的 四 角 位 置 以 滑鼠 左 鍵 各 點 一 下 。

3.1 設 定 Blind Region( 續 )註 : 剛 才 設 定 方 形 的 座 標 。5. 以 滑 鼠 左 鍵 點 選Apply Both, 將 圓形 和 長 方 形 的 BlindRegion 都 寫 入 。

3.2 設 定 Reference Zone若 此 值 為 紅 色 的 , 則 需 挑選 別 的 Reference Zone。2. 任 意 選 取 一 個 新 的 Zone,能 使 上 面 Crystal RotationY 的 值 不 為 紅 色 即 可 。1. 點 選 Reference Zone 鈕 。3. 點 選 Close 鈕 。

3.3 執 行 Integrate Sets點 選 Integrate Sets 鈕 ,開 始 做 強 度 積 分 。

3.4 監 視 並 診 斷 積 分 進 行 的 狀 況積 分 進 行 中 請 時 時 檢 視 左 方 紅 框 處 Mosaicity 的 分 佈 是 否 正常 , 並 隨 時 利 用 右 方 紅 框 處 的 診 斷 工 具 來 尋 找 實 驗 異 常 之處 。

3.5 監 視 並 診 斷 積 分 進 行 的 狀 況 ( 續 )積 分 進 行 中 請 時 時 確 認 放 大 視 窗 中 預 測 點 與 實 測 點 的 位 置 是否 完 全 吻 合 。

Chapter 4.Scale點 選 Scaling。

4.1 Scale 前 的 設 定1. 確 認 要 Scale 的 data set及 張 數 是 否 正 確 。2. 選 擇 寫 入 Rejection file。3. 選 擇 postrefinement的 種類 。5. 輸 入 outputfile 的 名 稱 。4. 輸 入 要 Scaling 的 Resolution 範圍 , 黃 色 代 表 此 Resolution 為 .xfile 中 的 Resolution 範 圍 。

4.1 Scale 前 的 設 定 ( 續 )1. 點 選 Space Group 選 項 鈕 。2. 選 取 正 確 的 Space Group。

4.1 Scale 前 的 設 定 ( 續 )1. 確 認 Scale Restrain 及Fix B 是 被 選 取 的 。3. 點 選 Scale Sets。2. 如 果 有 Anomalous 信 號 ,要 將 Anomalous 或 ScaleAnomalous 之 一 打 開 。Anomalous 和 Scale Anomalous 兩 者 Output 的 .sca file 都 是 將 ( hkl和 ( h k l ) 分 開 , 唯 一 不 同 的 是 Anomalous 在 計 算 data statistics時 , 是 將 ( hkl ) 和 ( h k l ) 視 為 相 同 來 計 算 , 所 以 R 值 會 高 些 ,Redundancy 也 會 比 較 高 ,Scale Anomalous 則 是 視 為 不 同 , 所以 R 值 會 低 些 , 但 Redundancy 也 會 較 低 。)

4.2 Scaling 的 結 果2. 按 住 左 鍵 往 上 拖 曳到 頂 端 看 GlobalStatistic 表 格 。1. 確 認 Scaling 已 完 成 。

4.3 使 用 Rejections總 共 有 198087 個 繞 射 點 , 其 中 有 1774 個 被 程式 Mark 起 來 應 該 被 Reject, 這 些 點 佔 了 全 部點 的 0.9%, 被 Reject 的 點 為 0.0%,Linear R-Factor 為 4.9%1. 將 寫 在 Reject File 裡 的 點 , 在下 一 次 Scaling 中 去 除 。2. 再 Scale 一 次 。

4.4 Refine B Factor應 該 被 Reject 的 繞 射 點 為 0.9%, 和 實 際 上 被Reject 的 繞 射 點 相 同 , 代 表 收 歛 了 , 如 果 沒有 收 歛 則 再 Scale 一 輪 。1. 將 Fix B 關 掉 , 也 就 是Refine B Factor。2. 再 Scale 一 次 。

4.5 執 行 Absorption Correction1. 選 取 AbsorptionCorrection。2. 再 Scale 一 次 。此 二 值 不 相 同 , 代 表 還 沒 有 完 全 收 歛 , 應 再 Scale一 輪 。3. 再 Scale 一 次 。

4.6 查 看 data 的 統 計 數 據1. 按 這 裡 來 顯 示 統 計 數 據 。註 : 如 果 不 習 慣 使 用vi, 可 以 在 這 裡 改 別 的文 字 編 輯 器 , 比 如 jot。

4.7 調 整 Error model1. 按 這 裡 來 調 整 Error Model。2. 根 據 右 邊 的 Chi^2 值 , 來 調 整 每 一 個zone 的 Error, 將 Chi^2 都 接 近 1, 增加 Error 能 使 Chi^2 下 降 。3. 左 鍵 , 切 記 先 按 Ok 才 Scale。4. 再 Scale 一 次 。註 : 如 果 Chi^2 離 1 很 遠 , 可 以 先 調整 Error Scale Factor 使 它 接 近 1。

4.7 調 整 Error model( 續 )1. 調 整 好 的 Chi^2 應 該 都在 1 左 右 , 不 該 大 於 2。2. 此 時 所 顯 示 的 I 及 error 值 才 是可 信 的 , 才 能 用 以 決 定 data set的 resolution 應 該 到 達 哪 裡 。

4.8 如 何 取 決 Resolution Cut以 下 列 data 為 例1. 依 I/error 值 及 Linear R-fac 來 看 , 這 套 data 的Resolution 大 約 可 以 達 到 這 條 紅 線 以 上 。 一 般 而言 ,I/error 值 應 大 於 2,Linear R 值 應 小 於 50%。2. 所 以 將 Scale 的 resolution 調 到 3.0 再 scale 一 次 。

附 錄• I. 如 何 分 割 data set• II. 如 何 只 使 用 Scaling 功 能

I. 如 何 分 割 data set?2. 輸 入 Set1 最 後一 張 的 數 字 。1. 點 選 Split Set。3. 點 選 Apply。4. 點 選 Split。

I. 如 何 分 割 data set? ( 續 )5. 選 取 不 要 的 那 組 Data set。6. 點 群 Remove Set。 7. 點 選 Remove。什 麼 時 候 需 要 分 割 data set 呢 ?• 前 面 幾 張 繞 射 圖 index 的 值 , 使 後 面 整 套 data integrate不 好 , 應 該 考 慮 去 掉 前 面 幾 張 frame 再 試 試 。•Crystal decay 使 得 後 面 的 data 不 好 , 可 以 將 後 面 的 Frame拿 掉 , 以 免 弄 糟 整 套 data。• 在 test 時 , 如 果 取 名 為 test001.img, test002.img, 則 在 選 取data set 時 , 這 兩 張 會 視 為 同 一 套 data, 如 果 只 想 要 Index其 中 一 張 , 也 可 以 用 這 個 方 法 。

II. 如 何 只 使 用 Scaling 功 能 ?5. 點 選 Set Up Data Files。3. 點 選 。2. 選 取 含 有 .x files的 資 料 夾 。1. 點 選 ScalepackFiles Only。4. 點 選 。6. 點 選 OK。這 裡 會 顯 示 資 料夾 內 含 有 .x files的 張 數 及 種 類 ,在 這 只 有 一 種 。

II. 如 何 只 使 用 Scaling 功 能 ?( 續 )7. 黠 選 Scaling, 直 接 進 行Scaling。註 : 以 上 這 些 資 訊 不 用 理 會 , 因 為 我 們只 使 用 Scaling 功 能 , 不 使 用 Index。