2.1. 光束线I24，金刚石光源

I24是一种可调谐微焦点光束线，目前配置为允许用户在样品处选择三种光束尺寸中的一种，即8×8、20×20或50×30µm（水平×垂直半高宽），这是通过聚焦两对KB双晶镜（Evans等。, 2006). 此处报告的实验使用了12.68 keV的X射线能量和8×8µm的光束尺寸。衍射图像由Rayonix MX300 CCD（美国伊利诺伊州埃文斯顿市RayonixLLC）或Pilatus P6M（瑞士巴登Dectris Ltd）探测器采集。

2.2。网格扫描

微焦点光束线用户在成功采集数据之前通常会面临两个问题之一：（i）小微晶在较大样品架中的位置以及它们与X射线束的对准，或（ii）较大无序晶体中衍射良好的晶体子体的位置。

确定样品位置的问题出现了，因为晶体可能嵌入不透明材料中，使其不可见，例如生长在脂质中的晶体和从脂质中提取的晶体中间相（Caffrey，2000年)或折射材料（透镜状溶剂滴），导致样品看起来偏离其真实位置。在这两种情况下，使用X射线将晶体对准X射线束是比可见光学更可靠的方法（宋等。, 2007; 切列佐夫等。, 2009).

由Song及其同事率先提出，我们的方法使用在相对较低的X射线下记录的一系列衍射图像通量样品的不同部分。在我们的实现中，当用轴上显微镜观察时，虚拟网格叠加在整个或部分样本上。在最简单的情况下，当样品静止时，在每个网格框的中心获取衍射图像（以下称为慢扫描）。

2.3. 高速网格扫描

P6M探测器可以实现更快的网格扫描，其读出时间为2.3 ms，因此无需在图像之间打开和关闭X射线快门。虽然这以前被用来加速传统的数据收集实验（Hülsen等。, 2006)，我们使用连续探测器读数和连续等速样本平移来创建高速扫描方法，其中在网格的每一行中，在一次移动和暴露于X射线束（快速扫描）中记录一系列图像。在连续的行测量之间垂直移动样品，可以快速形成一个完整的网格。垂直平移通过安装在旋转台上的两个Attocube（AttocubeSystems AG，Munich，Germany）台来实现。这些是压电驱动步进电机，可以进行亚微米精度的运动。

快速扫描需要快速X射线快门、探测器和运动轴之间的同步，以确保样品在观察系统上看到的位置以及预期的时间段内被照亮。在I24的常规衍射实验中，一个TTL脉冲被发送到快速X射线快门和P6M探测器以开始数据采集，因此这对物体和测角表之间的精确同步协议x个axis已开发用于快速网格扫描。样本转换是通过一个由Delta Tau Turbo PMAC2控制的伺服电机实现的，该电机具有100 nm分辨率的编码器反馈。这种扫描方式比传统的慢扫描快得多，在慢扫描中，静止样品的图像在平移后被记录下来。

2.4. 实施

网格扫描已在通用数据采集软件(GDA公司;https://www.opengda.org)将Jython脚本语言与Java Swing图形用户界面（GUI）结合使用。底层电机和P6M探测器的控制在通过EPICS进行GDA。网格扫描的用户控制完全通过GUI实现。通过鼠标单击并拖动移动选择要扫描的矩形采样区域，并将网格的水平和垂直间距设置为用户定义的值通过GUI。栅格的间距定义了相邻扫描行和列的间隔，通常设置为与波束大小匹配，但对于大晶体的粗采样，可能会增加间距。在衍射实验期间，这个虚拟网格仍然覆盖在GUI上，与样品一起移动并反映扫描的进度。在完成网格扫描和用户对衍射分数或图像本身的评估后，可以通过单击对应于最佳位置的框来将样品居中。

2.5. 图像评分和实验反馈

收集每个衍射图像后，用局部颜色变化更新虚拟网格，表明在图像处理过程中盒子已曝光DISTL公司（张）等。, 2006)在多CPU群集上。数据处理完成后，图像结果存储在ISPyB数据库（Beteva等。, 2006)并通过进度终端向用户回显。随着扫描的进行，虚拟网格上覆盖着彩色圆圈，其直径与DISTL公司用户选择的输出条件。用户可以在总斑点的数量、布拉格候选者的数量、分辨率、冰环的数量、过载斑点的数量和最强峰值的饱和度之间进行选择。结果通常在采集图像的5秒内显示在GUI上。

3.1. 慢速网格扫描

图1显示了网格扫描工具的常见应用，并显示了可溶性蛋白质复合物的晶体（伦敦国王学院R.Steiner提供）。在图1中(一)环的平面是面对面的，晶体很容易居中。相反，当样品旋转90°时，透镜效应和环的不透明性共同作用，使晶体无法从视觉上定位（图1b条). 在这种情况下，网格扫描加上自动图像评分，可以快速确定晶体位置。事实证明，改变所用衍射质量标准的能力是有用的，因为根据我们的经验，没有一种单一的指示器能够普遍成功地定位晶体。对于小晶体（尺寸<10µm）尤其如此，在许多情况下，衍射图像的目视检查仍然是必不可少的。目前正在进行优化，以改进自动评估的标准。

图1 (一)GUI允许用户定义网格的水平和垂直间距（“盒子大小”字段）以及数据收集参数，如曝光时间和晶体到探测器的距离。(b条)显示了相同的晶体φ+ 90°; 光学对准是不可能的。收集了来自1×7网格的衍射数据，并用DISTL公司。DISTL公司结果自动覆盖在样本视图上，评分标准可以通过下拉菜单选择。右击任何方框，将样本居中放置到该位置。

3.2. 快速扫描

检查快门打开时间和水平运动轴位置的同步测试表明，无论光束大小和曝光时间如何，二维网格中每行的平均起始位置变化小于光束大小的10%。因此，覆盖在样品上的网格准确地表示了衍射数据的获取位置。未来，将使用测角表进一步改进同步x个-轴编码器信号触发快门和检测器。

快速网格扫描可以实现以前被认为过于耗时或需要更改波束线硬件的实验。一个重要的应用是，在无法目视定位样品或样品较小且广泛分布在大型样品架上的情况下，能够搜索和评估整个网格上的晶体。图2显示了一个示例其中，使用AcMNPV多面体晶体（Ji等。, 2010)分散在MiTeGen MicroMesh上（美国纽约州伊萨卡市MiTeGen LLC）。全I24光束通量约10¹² 光子⁻¹225张图像的曝光时间为1s。扫描从开始到显示所有DISTL公司结果如图2所示(b条). 使用慢扫描的等效网格测量耗时629秒。因此，快速扫描和慢速扫描的开销分别为69秒和404秒。在较短的0.2秒曝光时间下，快速扫描耗时99秒，而慢速扫描耗时455秒（开销分别为54秒和410秒），说明使用较短曝光时间的快速扫描可以获得更大的速度增益。

图2 安装在MiTeGen MicroMesh上的AcMNPV多面体晶体。在样本的250×90µm区域上记录25×9网格扫描。(一)和(b条)显示晶体和测量网格，不带和带DISTL公司结果重叠。