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§679_5148 ºÉ§²pS²p¬õs 1 Ú 1 Ô 1 

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È_Å­xlðÏª·é±ÆiI[o[TvOjÉæèC¸íêÄ¢éÊîñðvZIÉñ·é±ÆªÅ

26  úËõ Jan. 2013 Vol.26 No.1
(C) 2013 The Japanese Society for Synchrotron Radiation ResearchgsbNX ¡ XFEL Éæé¶ÌªqP±qÌªð\\¢ðÍ@ÉÞ¯ÄFig. 1(Color online) Example of coherent X­ray diraction patterns simulated by assuming the wavelength of the inci­
dent X­ray l1 Å. These plots show the intensity in a log10 scale. (a) A simulated theoretical diraction intensity
pattern for Lysozyme by assuming incident intensity density Ii5~1021 photons/pulse/mm2. (b) A simulated ex­
perimental diraction pattern for Lysozyme by assuming Ii5~1021 photons/pulse/mm2. (c) A simulated ex­
perimental diraction pattern for 70s­Ribosome by assuming Ii2.55~1020 photons/pulse/mm2.

«éBÊîñªñ³êêÎCt[GtÏ·ÉæèÀßéB±Ì 2 ³ÀóÔÍCßIÉ¿P±qÌð¾é±ÆªÅ«éBüËõ²ûüÌËeÅ

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Fig. 2 (Color online) Block diagram of the system for hybrid in­put­output algorithm.

WßÄC»Ì½Ïðßé±ÆÉæÁÄCÊqG¹Ìe¿ðá¸·éB}¿Ì½ Fig. 1(b, c)ÌlÈÀ±ñÜ­x¢ð\·dq§xÖð´qªð\Å\z·é±ÆªÅ«ð½Wßé±ÆÅC»Ì½Ï©ç Fig. 1(a)ÌlÈ}ðéBX ü»\¢ðÍÉæèªð\\¢ð¾éÉÍÇßéÌÅ¿Ì»ªKvÆÈéBÇ¿Ì»¿ðõÅ«é^

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28  úËõ Jan. 2013 Vol.26 No.1

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gsbNX ¡ XFEL Éæé¶ÌªqP±qÌªð\\¢ðÍ@ÉÞ¯ÄÊð½ÊÆÝÈ·±ÆªÅ«CÊñvZÉæè¿Ì
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N äª«¢ñÜ­xÉÎµÄÍC½IÊñvZ(Color online) Schematic description of single bio­macular
X­ray coherent imaging using XFEL and a molecular beam
injection system.

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ðã°é±ÆÍÅ«È¢BÁ¦ÄCpXÊßãÍªqªfr(x) dkF(k) exp (2pikx)(2)úËõ Jan. 2013 Vol.26 No.1  29

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, 3.00ÆÏ¦½êÌÖ}ð¦µÄ¢éBÆªÂ\ÆÈéBÈ~ÅCè 1 ¨æÑè 2 ÉÎµÄÖüªo»·éûüÍCüË X ü²ÉÎ·éªqÌÎñ]pÅ

J­µ½ASYÌTvðà¾·éBé a ÉÎ·éBFig. 4 ÅÍüË X ü²É

Î·éÎIñ]pÍ[Æµ½B±ÌêÖüÍ 3ûüÉo»·éBªèÌªqûÊª½ª¢É¸êCbij

3. ñÜ­xªÞ@

pª·ÉÂêCÖüÌ·³ªZ­ÈéÌª©Äæêªð\B¬Ì®ÆÈéñÜ­xÌªÞÉ½ÏìÅéBÂÜèC¢gÌæÜÅÖüªLÑÄ¢éÙÇCÍCñÜ­xð»Ì}¿ðàÆÉªÞ·éB±êÉæbij pxª¬³­ 1 ÎÌñÜ­xªgóÔÅÍßTÉ

èCÄ¢éñÜ­xðIðµC»êçð½Ï·é±Æ

Êu·éBÅñÜ­xÌ¸xðüã·é±ÆªÅ«éB±Ì½ßC
1 ÎÌñÜ­x©ç}¿ÌÖlðßÞxðßÖ}ðp¢ÄC

éã\ñÜ­xÉÎµÄg Âk ÜÅÖüªÑÄ¢éñÜ­xÉæèO[vð`¬µéBñÜ­xÌ}¿ÌÞxÍCüË X üÉÎ·éª½Æ·éB±ÌCO[vàÅ½ÏðßéÆC Âk æqûÊÌÞxðÓ¡·éB¯¶±ÆðgóÔÉÄ«Èèà¬³ÈgÍÍÅÍ}¿Ì¸xðüã·é±ÆªÅ«¨·ÆCeXÌªèÅÏª³ê½ EwaldªgóÔÅ

éB±ÌO[vÌpð dG ÆæÔ±ÆÉ·éBêûC ÂkÝ¢ÉÇÌöxßTÉÊuµÄ¢éÌ©ðvé±ÆÆÈéB

æèàp¤ÌgÌæÅÍC½Ïðßé±ÆÅ}¿

1 ÎÌ EwaldSÀWª´_ÆÈ·px bij ðßTlÆ

ÌîñªóêéBªð\ðB¬·é½ßÉÍCÖüª

ÄÔ±ÆÉ·éB±±ÅCY¦ i, j ÍñÜ­xÉÂ¯Å«é¾¯·­\ê½ñÜ­xZbgðp¢Ä½Ïðçê½ÊµÔÌ¤¿CÓÌàÌð\·BªÞvZÅÍ±ßC»Ì¸xðüã·éÌªÇ¢Æ¢¤±ÆÉÈéB

ÌßTlÉ§ÚÉÖWµ½Êð¢©É¸xæ­ßé±Æ
ªÅ«é©ªdvÆÈéB
MÒçÍC1 ÎÌñÜ­xÌÖl cij ð®Åè`

ÀÛÌÀ±f[^ÅÍC±Ìî{IÈÖüÌUé¢ÉCÊqG¹Ìe¿ªÁíéBFig. 5(a_c)ÍCFig. 4(a)Æ
ÌêÅ¯¶ bij0.58éªCÊqG¹ðÁ¦½ 1 ÎÌµ½BõqúÒlÌgË¶«ÉæèñÜ­xðKi

À±ñÜ­xðp¢ÄÖ}ðß½BüË X ü­x»µ½ãÅÖlðßé±ÆÅCUpªæèL¢Ìæ§ x ð Ii  2.55 ~ 1020, 8 ~ 1019, 5 ~ 1019 photons / pulse /ÌÖðE¤±ÆªÅ«Cæs¤Éä×æè÷ãÈMmm2 ÆÏ¦½}ð¦µÄ¢éBðàp·é±ÆªÂ\ÆÈÁ½B

Fig. 5 ð©éÆCüË X ü­x§xªºªéÉÂêC¢gÌæÅÍÖüðF¯·é±Æªïµ­ÈÁÄ­
éB±êÍCgÌå«ÈÌæÙÇñÜ­xÍã­CÖ}ÉÊqG¹Ìe¿ª­­»êé½ßÅ

30  úËõ Jan. 2013 Vol.26 No.1

éB±Ì½ßC

gsbNX ¡ XFEL Éæé¶ÌªqP±qÌªð\\¢ðÍ@ÉÞ¯ÄFig. 4(Color online) Correlation pattern for the case of 70s­Ribosome calculated with pair of theoretical diraction
patterns. (a) In case of the angle bij0.58
. (b) In case of the angle bij1.48
. (c) In case of the angle bij
3.00.

ñÜ­xÉË¶µÄCÖüðF¯Å«égªÜé±ÆÉÈéBG¹Ìe¿ª°ÉÈégð kN Æ·éBFig.
4(a)ª¦·ÊèCbij pxª¬³¢êÉÍ kN ð´¦ÄÖüª¶Ý·éÍ¸ÅéªCFig. 5 ª¦·ÊèG¹ª»ÎÊuªª©éB
Fig. 6(a)ÉÍ 3 ÂÌ EwaldÎÊuð¦µÄ¢éB~½ÊÌgóÔÉ¨¯éé¢Í~ÊÆµÄðíÁÄ¢éÌªª©éB1 ÎÌ EwaldÊÌgóÔÅÌÎÊÌF¯Ì×ð·éBÖüªF¯Å«éÅåÌgÍGuÍCIC[pia, b, gjðp¢Ä\»Å«éB}Ì¹Ìe¿ª°ÉÈég kN ª^¦é±ÆÉÈèC±ê

½Ê E ðî Ewald

ÊÆ·éÆC}ÌáÅÍ Ewald, 155
,Ê A ÌÎIÈIC[pÍia, b, g)(20ªBÂ\Èªð\ðßéB30
) Å^¦çêéBñÜ­xÌÎzuðÍÅÍC±ÌÎIIC[pðeÎÉÎµÄßé±ÆªÚIÆÈ4. O³ñÜ­xÖ\z@éBEwald¸xªüã³ê½ñÜ­xðp¢é±ÆÅC»Ì¤ÊUÅ

ªÅ«éBªqûÊªÙÈéªèÅ¾çêéñÜ­xçCEwaldÍ C Ù È é Ewald­xðÊãÌÖÉÎ·éªCÇÌà´_ÉÚ·é½ßC1 ÎÌ EwaldÍðíèðÂ±ÆÉÈéB1 ÎÌñÜ­xÌ·ðvZ·é±Æ
ÅC±Ì¤Êªðßé±ÆªÅ«CgóÔÉ¨¯éÊ A ÉÎµÄCgóÔÅ´_ÉÎµÄ180x½Î¤ÉÊu·éBÀÌt[Gªðßé±ÆÅ 3 ³ñÜ­xÖð\z·é±ÆEwald

Ê_A Í EwaldéñÜ­xÍCgóÔÅ_ÎÌ«ðÂ±Æ©
Ê_A ÌñÜ­xÍ EwaldÊ A ÌñÜ

Ôµ½}¿ðÂB±Ì±Æ©çCE Æ A ÌñÜ­x©çÍCE Æ A Ì¤ÊªÆ E Æ_A Ì¤ÊªÌ¼ûðßé±ÆªÅ«éB
1 ÎÌñÜ­xÌêûðÅèµC¼ûð½]µ½ãÅúËõ Jan. 2013 Vol.26 No.1  31

Fig. 5

(Color online) Correlation pattern for the case of 70s­Ribosome calculated with pair of experimental diraction
intensity patterns in a case of the angle bij0.58
. (a) In case of incident X­ray intensity density of Ii2.55~1020
photons/pulse/mm2. (b) In case of Ii8~1019 photons/pulse/mm2. (c) In case of Ii5~1019 photons/pulse/
mm2.

Fig. 6(Color online) Schematic description of three dierent orientation Ewald spheres in the wave number space andplot for detecting an intersecting circle between a pair of enhanced diraction patterns.

32  úËõ Jan. 2013 Vol.26 No.1

gsbNX ¡ XFEL Éæé¶ÌªqP±qÌªð\\¢ðÍ@ÉÞ¯ÄñÜ­xSðx_Éñ]µÈªç·ðvZ·é±ÆÅCéñ ]pÅ¤Ê ªª[ ÆÈè© ÑãªéiFig. 6(bjjBñÜ­xÌ_ÎÌ«©çCêûÌñÜ­x

5. BÂ\ªð\Ì\ª½ÏìÅ¸xªüã·égCÂÜèªð\g kR

ð½]µÈ¢·©çà¯lÉ¤Êªðßé±ÆªÅÍCÖüªF¯Å«éÅåÌgÉæÁÄ^¦çêéB«éiFig. 6(cjjBÖüªF¯Å«éÅåÌgÍCÊqG¹ª°ÉÈéêûÌð½]µ½·©ç¾çê½C¤Êð~ÌS
ÀWiU, FjÆñ]p C ©ç 1 ÎÌ Ewaldg kN Æ§ÚÉÖWµÄ¨èC±êÍLøæfÉB·ÌÎIÈéõqÉæÁÄÜéB±Ì½ßCgóÔÉ¨¢ÄêIC[pia, b, gjð®Éæèßé±ÆªÅ«éBÓªÖ· kc ÉÎ·éå«³ðàÂLøæfÉB·éõqÌúÒl©çªð\gð©Ïàé±ÆªÅ«aC|F, bp|2U, gp|F.

(4)

éB±±Å¢¤Ö·ÆÍCgóÔÉ¨¯éñÜ­xªàÂÖ£Ì±ÆÅÇ¿çÌñÜ­xàÔ³¸É·ðß½êÍCéBÜ½CñÜ­xÌWÎ·sc ðÊqG¹ÌwWÆµÄp¢é±ÆÅCªð\g kR, F»Ì¤Êð~ÌSÀWiUjÆñ]p C©çCðñÜ­x©ç©Ïàé±ÆªÅ«éBWÎ·ªÖüÎIIC[pÍ®Å^¦çêéBãÌÖlÆµ­ÈéÜÅÖüðF¯Å«é±Æ©
çCÖüãÌÖlðT¦ßÉ^¦é±ÆÅCsc 0.6

, g|FaF|C
|p, b2U

(5)ÆÈégð kN Ìè`Æµ½B
ñÜ­xªàÂÊqG¹RÌ|A\ªzÆ¶Ì¤Êð~ÌSÀWÌèÉÍCæ@ÌêÂÅªqÌ¡GÈ\¢ÉR·é\¢ñüú«ªzÌ 2 ÂÌéntÏ·ðp¢é±ÆªÅ«éBÎIÈIC[pªzðl¶·é±ÆÅCñÜ­xÌªUlÍñÜ­xúÒ

ðC½ÏÉæè¸xªüã³ê½ñÜÎ²ÆÉßé±lÅé s (k) ÌÖÆµÄ®Å^¦çêé±ÆðMÒÆÅCgóÔÅñÜ­xð§ÌIÉzu·é±ÆªÅçÍ¦µ½B±Ì®ðp¢é±ÆÉæèCñÜ­xúÒl«éB©çBÂ\Èªð\ð©Ïàé±ÆªÅ«éBãLèÉæè\z³êé 3 ³ñÜ­xÖÍC½
Ì EwaldÌêÉæè\¬³êéB±ÌÖðàÆ

Éà}Éæè 3 ³iqóÉÏ··é±ÆÅCS/N äs2c

ªüã³ê½ 3 ³iqóÌñÜ­xÖð\zÅ«éB\zµ½C3 ³ñÜ­xÖÉ½IÊñ@ðKpµÊðñ·éBÊñÉ¨¢ÄCÊqG¹Ìe¿g(s(k))kl
2pkL 1|
2

g(x)

(6)

[ ( )]
2

1/2

5x2{6x{1x2(7)Íû©«É»êéBG¹Ìe¿ªÐÇ¢êÉÍCvZÍ
û©·é±ÆÍÈ­CU®·éæ¤È®ð¦·±ÆàL ÍªqaCl ÍüË X üg·Ck Ígð»ê¼ê\

éBÜ½ÊqG¹ºÅÍCúÊðÏ¦ÄvZðs¤½·BñÜ­xÌúÒl s (k) ÍC3 ³góÔÌñÜ­ÑÉCñµ½ÊÆ»±©ç¾çêé\¢ªÙÈèCÇ

xðgêèÌ

ÊãÅ½Ïµ½àÌÅéBñÜ­xéB±ÌæÌr[Sðx_Æµ½C¯S~ãÅ­xð½Ïµ½à¤ÈóµÅÍC½ÌÙÈéû©\¢Ì½ÏªðÍÌ

ÌÍC±Ì s (k) Æ¸xæ­êv·é½ßCêÌñÜ­êª³µ¢\¢©»fªÂ©È­ÈéêªÊ¾çê½\¢ÆµÄp¢çêé±ÆªéªC¾çêé

ªð\Í»ÌªºªéBMÒçÌo±ÅÍCHIO AS

xf[^©çªð\gð^¦é±ÆàÂ\ÅéBÜ½MÒçÍ s (k) ÖÌW^pN¿fðì¬µYÉæéÊñ@ªû©·éÉÍCñÜ­xúÒl½BW^pN¿fÅÍªqaÆªq`óÌª 1 õqöxÌMªKvÅéBMçÌ¸êð\·p[^ÌñÂÉæè s (k) ð¸xæ­ÒçªÌp·é¹Ø 2 ÅÍè 1 ÅCñÜ­xð½Ïßé±ÆªÅ«éB±êÉæèªqaÌÖÆµÄCµG¹Ìe¿ð}¦é±ÆÅCÊñÉ¨¯éG¹ÌeBÂ\Èªð\ð©Ïàé±ÆàÂ\ÅéÆ¢¤óÛÅ

`©

éB¿ðµ­y¸Å«éB±êÉæèCHIO ASY

(6)®æèCªð\gª^¦çêéÆCÖ·ÆªðÉæéÊñÉ¨¢ÄàCû©«Ìâèªªð\É^¦\gÌÖW©çO[vÌp dG ð©ÏàéªÅ«Cée¿ðá¸Å«éB3 ³\¢ð\z·éÌÉKvÈLøñÜ­xÌð©

±Ìû@ÅÍCè 1 ÅñÜ­xÌ¸xðÇÌg

Ïàé±ÆªÂ\ÉÈéBÌæÜÅüã·é±ÆªÅ«é©ÉæèCÊñvZð

{\[ªqðáÆµÄCüË X ü­x§x2.55~

KpÅ«égÌæªÜèC±êÉæè\zÅ«é\¢1020 photons/pulse/mm2 ð¼èµ½êÉCBÂ\ª

Ìªð\ªÜéB

ð\C§Ì\¢ð\z·éÌÉKvÈLøñÜ­xÈÇð©ÏàÁ½BÊð Table 1 ÉÜÆßéB±±Å¼èµ½üË X ü­x§xÍCSACLA dll14) ÌpX­

úËõ Jan. 2013 Vol.26 No.1  33

Table 1

Attainable resolution and necessary number of diraction
patterns and amount of data for 70s­Ribosome
70s­Ribosomeªqªqa or ñÜ­xÌÖ·F1/kCLüË­x§xmphotons/pulse/mm2]
G¹ª°ÉÈég kN [Å|1]kN É¨¯éõqúÒl sN

270 Å
2.55~1020
0.33
0.09

ªð\F1/kN [Å]

3.0O[vÌpFdGkC/kN [degree]

0.64

O[vFNG2/d2G

15,87888eO[vÅÌ½ÏFNA8/sNKvÈLøñÜÌFNmeasureNAÉNGªÞvZÌFNcompareNAÉN2G

1.4~106
2.2~1010

ñÜf[^ÊF16.8 MB (2,048~2,048~4 byte)ÉNmeasure

23.5 TB

Fig. 7(Color online) Signicance map for the case of 70s­Ribo­
some calculated with pair of experimental diraction intensi­
ty patterns in a case of the angle bij0.58and Ii5~1019
photons/pulse/mm2.

xð50 nmiFWHMjWõµ½zIÈlÉÎ·éB±ÌCÊqG¹ª°ÉÈég kN Í0.33 Å|1 ÅéB{\[ªÅ  { \ [  ª q Ì 3 Å ª ð \ð B ¬ · é ± Æ ª Å «qÉ¨¢Ä 3 Å ªð\ÌB¬Í»\¢ðÍÉCG·ééB±Ì½ßÉÍCÖ}©çÖüðq¬É©®¯èlÅµCßTîñðo·é½ßÌû@ð\z·éKvªèC3 Å ªð\ðB¬Å«é©ÝÅ

èCP±q\¢ðÍÅÍ»»ÌKvªÈ¢±Æ©ç»ÌLp«ÍñíÉ¢BêxC±Ìû@ªm§³ê

éBÖ}©çßTîñðo·é½ßÉßé×«ÚÄµÜ¦Î¯TCYÌ¼Ì½­ÌªqÉÎµÄ¯lÌªÍÌ 4 ÂÅð\\¢ðÍªúÒÅ«éÌÅP ÖüÌL³ü
Q ÖüÌûü âa üRéBüS ÖüÌ­³ Ic( Âk, âa)B_¶eOÅÖüÌ·³ Âk üéBkN É¨¯éñÜ­xúÒl sN Í0.09õqÅèC±±

é±Æ©ç×Í¤·éªCMÒçÍÖlðÏªµC

ÅÐîµ½ðÍ@ÅÍñ1/10õqÜÅàLøMÆµÄ³çÉÖüÌLÓxðvéÊðè`·é±ÆÅCÖüµÁÄ¢é±ÆÉÈéBSACLA ÉÝu³ê½ MP_CCDsð©®¯è·éû@ðJ­µ½B÷ãÈÖlðÏªÉæ(multi­port charge­coupled devices) oíðp¢éÆC

èWÏ·é±ÆÉæèC­¢ÊqG¹ºÉ¨¢ÄãL 4ãLðÍÉKvÈgÌæðªè·éÉÍ¿ÆoÌÔÚð¸xæ­ßé±ÆªÅ«éBÌ£ð10.8 cm Æ·êÎÇ¢BMP_CCDs oíÍ50

Fig. 5 É¦µ½êAÌÖ}ðÝéÆCüË X ü­x§mm Ì¨sNZª2048~2048Àñ¾\¢ðµÄ¢éBxªºªéÉÂêCÚÅÍÖüªF¯µÃç­ÈéB±ÌWIg[ðÌp·é±ÆÅCÏªÂ\ÈÅåÌg

Fig. 7 ÉÍCFig. 5(c)æèß½ÖlÌLÓxð¦·ÊÍ0.44 [Å|1 ] ÆÈèCê³½èÌI[o[Tvð\¦µÄ¢éBFig. 5(c)ÅÍF¯µÃç¢ÖüðC±ÌðÅÍC½ÏO[vÌp dG Í0.64xÆÈéB

¯·é±ÆªÅ«éB±Ìæ¤ÉCJ­µ½ÖüÌ©®

OäÍ 8 ÆÈéBFig. 7 ÅÍ 3 ûüÉÖüª»êÄ¢é±ÆðeÕÉF

§Ì\¢ð¾éÉÍCgóÔÅ¼
[vpÅßs­·KvªªÌ§Ìpð±ÌO

é±Æ©çCO[vÍ¯è@ð±ü·é±ÆÉæèCæèã¢ÖüàE¢°é±ÆªÂ\ÆÈéBñ16,000ÆÈéBO[vàÅKvÈ½ÏÍC¤Êð

Fig. 8 ÉÍC{\[CüË X ü­x§x2.55~1020~ðF¯Â\È©ç88Æ©Ïàé±ÆªÅ«éB

photons/pulse/mm2 ÌÖü©®¯èÌÊð¦·BFig.

±êæèC3 Å Ì§Ì\¢ð\z·éÌÉKvÈCLøñ

8 É¨¢ÄÍCeXÌ_ÍêñÌªÞvZÌÊð\µÄÜ­xÌÍC1.4~106 ÆÈéB±ÌÌñÜ­x¨èCñ800ñÌÖvZÌÊð¦µÄ¢éB¡²Í

ðªÞ·éÌÉKvÈCªÞvZÌÍC2.2~1010 Æ¢

Ewald¤ê©·éÆcåÈÆÈéB±Ìæ¤ÈcåÈªÞvZ¦ÉÎ·éBc²ÍÖüÌ­³ð\· Ic( Âk, âa) ð¦µðs¤ÉÍCÖüÌ©®¯è@ÆCåKÍvZðÀ»·Ä¨èC©®¯è@Éæèo³ê½ßTîñÅ

é½ßÌvZ@\ªKvÆÈéB

ÌßTlÅé bij ð¦µÄ¨èCßé×«éBÍCbij ÌÖÆµÄÖüãÌÖlÌÏª­x I (1)c_IÉÍ®Å^¦çêéB

6. Öü©®¯è@
1.4~106 ÌñÜ­xÉÎµÄC2.2~1010 ñÆ¢¤½
ñÌÖvZðÀsµ³¦·êÎC´IÉÍ±Ìû@

34  úËõ Jan. 2013 Vol.26 No.1

I (1)
c 

pl2
2 L2bij(8)

gsbNX ¡ XFEL Éæé¶ÌªqP±qÌªð\\¢ðÍ@ÉÞ¯ÄFig. 8(Color online) Plot the Ic( âa, Âk) which is the neighborhood
value between two images estimated by the automatic iden­tication method, versus the angle of bij which is answer.

Fig. 9Fig. 8 É¦µ½ Ic( Âk, âa) Æ bij Ìªz}ÍC±Ì_®Ì
üèÉ_ªªzµÄ¨èCüË X ü­x§xªêè(Color online) Data ow diagram for single bio­molecular
structure analysis system with the K computer.

Fig. 9 ÉvæµÄ¢éf[^t[}ð¦·BSACLA{ÝÅªè³ê½oí¶f[^ÍCdÉÝu³êÄ¢ÈãÅéêÉÍCIc ( Âk, âa) æè bij ðè·é±ÆàéXg[WÖ¬ÅàêÈ­Û¶³êéB±±Å¾çê

Â\Åé±Æð¦µÄ¢éBêûÅCüË X ü­x§

½CÀ±f[^ÉÍCåÊÌ²Ýf[^ªÜÜêé±ÆªxªºªéÆ©®¯è@É^¦éÊqG¹Ìe¿ª­­È\z³êéB±Ì½ßCªÞðÍðs¤ÎÛÅèCIc( Âk, âa) Æ bij ÌÖWªæÉöêéB

Ü­xðIÊ·é×ÌtB^O@\ªKvÆÈéLøñ¢ÜÌðÍ@ÅÍO[vð`¬·é±ÆªÚIÆÈé

èC»Ý®õªißçêÄ¢éBtB^OðÍðÊ

½ßC¾çê½ßTîñðàÆÉêèÌîð½·ãÊß µ ½ ñ Ü ­ x  f [ ^ Í C HDF5 ` ® Å Û ¶ ³ ê C

NXð»è·é±ÆÉÈéB}ÎÅ¦µ½_ÍCãÊ

Run­Data­Format ÆÄÎêétH[}bgÅÛ¶³êéB

NXÌ»èîðÊßµ½±Æð¦µÄ¢éB±±É¦

Run­Data­Format Éûßçêéf[^ÚÍMÒçªôµ½2.55~1020 photons/pulse/mm2 ÌêÉÍCIc ( Âk,âa)èðs¢CãÌðÍÉKvÈÚªûßçêÄ¢éB±ÌÆ bij ÌÖWª_lÉß­CIc ( Âk, âa) ÌlÉæèO[Run­Data­Format ð d  © ç  Ö ]  · é B ± Ì ½ ß

vàÅ bij ÉÎ·éñðÂ¯é±ÆàÂ\ÅéB±ê

ÌCf[^]@\Ì®õàÀsµÄißçêÄ¢éBÍ»èîðæèµµ­·é±ÆÅCæè·¢ bij pxÌ

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èCæèªð\È\¢à\z·é±ÆªÅ«é±Æð¦uvÉçê½LøñÜ­xf[^ÍCñÜ­x[jOª³çÉißéB´µÄ¢éB±Ìæ¤ÉCÖüÌ©®»è@Ì±üÉæÌ ª Þ ð Í É K µ ½ ` ® É Ï · µ Temporal­Data­for­èCOqÅ©ÏàÁ½ªð\æèà³çÉ¢ªð\ðàClassication ÆµÄuvÌXg[WÉÛ¶µÄ¨­B_¦éÂ\«àoÄ«½B

Û¶`®Í I/O ¬xüãÌ½ßCnetCDF `®ðÌpµ½BñÜ­xÌªÞðÍÅÍC¨Ì¨ÌÌÖvZÍÆ

7.uvÆAgµ½åKÍvZ@\Ì\z§«ª¢½ßÀñªKµÄ¢éB{eÅÐîµ½ð
Í@ð½ÌvZm[hðp¢ÄÀñ·é±ÆÅC

Oqµ½Öü©®¯è@ðp¢ÄåKÍÈªÞvZð¬»ªúÒÅ«éBeXÌvZm[hÅÙÈéñÜ­xÀ»·é½ßCvZVXeÌCt®õÉàæègñ

ÎÉ½¢µÄÖlðßC©®¯è@ÉæèßT»èðÅ¢éB»w¤ÉvZÈw¤@\ÆAg·é±Æs¢CßTîñXgðì¬·éBßTîñXgðàÆ

ÅC¬Rs[^uvðp¢½åKÍñÜ­xf[Élð^¦é±ÆÅCÞñÜ­xÅO[vð`¬^ ]  É ª Þ ð Í @ \ Ì ® õ ð i ß Ä ¢ é Bu  v Æ·éBñÜ­xªÞðÍÉ¨¯éoÍÍßTîñXg

SACLA Í¤ÉCºÉ§ÉÊuµÄ¨èCSACLA ÅªèÅµ½ñÜ­xf[^ðICÅuvÉ]·é±³½ÏñÜ­xÌì¬¨3 ³ñÜ­xÖÌ\z¨

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36  úËõ Jan. 2013 Vol.26 No.1

15)
16)

R. Neutze, R. Wouts, D. Spoel, E. Weckert and J. Hajdu:
Nature, VOL 406, 17, August (2000).
A. Tokuhisa, J. Taka, H. Kono and N. Go: Acta. Cryst. A68,
366 (2012).
D. Sayre: Acta. Cryst. 5, 843 (1952).
R. W. Gerchberg and W. 0. Saxton: Optik 35, 237 (1972).
J. R. Fienup: App. Opt. 21, 2758_
2769 (1982).
Y. Takahashi, N. Zettsu, Y. Nishino, R. Tsutsumi, E. Mat­
subara, T. Ishikawa and K. Yamauchi: Nano. Lett. 10, 1922_
1926 (2010).
J. Miao, K. O. Hodgson, T. Ishikawa, C. A. Larabell, M. A.
Le Gros and Y. Nishino: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100,110 (2003).
H. Jiang, et al.: PNAS. vol. 107, no 25, 11234_11239 (2010).
Y. Nishino, Y. Takahashi, N. Imamoto, T. Ishikawa and K.
Maeshima: Phys. Rev. Lett. 102, 018101 (2009).
C. Song, et al.: Phys. Rev. Lett. 101, 158101 (2008).
M. M. Seibert, et al.: Nature 470, 78_81 (2011).
S. Kassemeyer, et al.: Opt. Exp. Vol. 20, Issue 4, pp. 4149_
4158 (2012).
G. Huldt, A. Szoeke and J. Hajdu: J. Str. Biol. 144, 219_
227
(2003).
î´q¼CÎìNçÒFXFEL/SPring­8 Beamline Techni­
cal Design Report Ver. 1.0C¤É¯i{pO[vi2008).
L. Schlichting and J. Miao: Cur. Opi. in Str. Biol. 22, 613_
626 (2012).
H. Mimura, et al.: Nature Phys. 6, 122_125 (2010).

gsbNX ¡ XFEL Éæé¶ÌªqP±qÌªð\\¢ðÍ@ÉÞ¯Ä

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2007NÞÇæ[ÈwZpåw@åw¨¿n¬Èw¤È¨¿n¬ÈwêUmÛö
C¹Cmiw)B¯Nú{´qÍ¤J­@\m¤õC2010Næè»EB

Possibility of atomic­resolution single
bio­molecular imaging with X­ray freeelectron laser
Atsushi TOKUHISA

Abstract

RIKEN Harima Institute, RIKEN SPring­8 Center, XFEL Research and Develop­
ment Division, Beam Line Research and Development Group, Data AcquisitionTeam
1_1_1, KOUTO, SAYO­CHO, SAYO­GUN, HYOGO, 679_5148 JAPANWe report our recent study on the development of algorithm for imaging single bio­molecules byusing the X­ray free electron laser. In this method, high intensity coherent femto­second X­raylaser is irradiated onto a target of a single bio­molecule with random orientation, and two­dimen­
sional diraction intensity patterns are recorded repeatedly, each time for a dierent orientation.
The algorithm enables to extract signals necessary to construct an atomic­resolution three­dimen­
sional structure from data deeply immersed in the quantum noise. We also report the present sta­tus of our eort of implementing the algorithm in the K computer, especially for classication ofmany diraction patterns according to similarity of orientations.

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