データ処理の一般的な流れ
回折画像

XDSの概要と(4 3 -3)(6 -2 -4)

自動データ処理システムについて(9 -8 -7)が付けられる状態になる• 積分• 各反射の強度とその標準偏差を求める• スケーリング• 積分強度と誤差の補正を行う

山下恵太郎
理研/SPring-8

構造振幅F(hkl)

2015.06.27 SPRUC研究会＠徳島→位相決定，精密化，…

2

代表的なPX用データ処理プログラム• HKL-2000 (DENZO, Scalepack)• シェアNo 1. 有料. 2D profile. GUIあり

ALS+APS+SSRL+NSLS+SLS+ESRF+DESY+BESSY+DIAMOND

代表的なPX用データ処理プログラム

Data processing programs used for PDB entries

4000

海外の主要放射光3000• CCP4 (MOSFLM, Pointless, Aimless)• 2D profile. GUIあり(imosflm)

2000

1000

0
1000

• XDS
• 3D profile. 高速＆ほぼ自動．

SPring-8+PF

800

factor(program)

count

SP8+PF600• CrystalClear (d*TREK)• 3D profile. 有料 (Rigaku製品に付属?)

400

d*TREKHKL
MOSFLM
XDS

200

0

インハウス等

2000• EVAL15• simulated profile. 不整合変調構造なども

1500

non−sync

1000

500

3

X-ray Detector Software (Since 1986)

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005

2004

2003

2002

2001

2000

1999

1998

1997

1996

1995

0

1994

• DIALS• 近年立ち上がったOSSプロジェクト@DLS, LBNL

• ピークサーチ• Bragg反射と思われるスポットを拾う• 指数付け• 逆格子ベクトルを決定し，各反射の指数

Deposition year

4

XDSに関する情報源• MPI HeidelbergのWolfgang Kabschによって，MWPCのために開発された（最初からfine slicing狙い）• 2007年からUniversität KonstanzのKay Diederichの貢献も加わり，比較的頻繁（およそ半年周期）にアップデートされている• ソースは非公開だが，詳しい解説書が付いている• 公式ドキュメント(xds_doc) by Wolfgang Kabsch• XDSwiki by Kay Diederichs• tips, tricks, tools (generate_XDS.INP, xdsstat, XDSGUI etc.)
CCP4BB•• 作者(Kabsch or Diederichs)にメール• 3D profile fittingによって積分を行うただ一つのacademic-freeソフトウェ
ア（最近はDIALSでも）• 並列化(マルチコア/PCクラスタ)による高速な積分処理• 圧縮されたイメージ(xz/gz/bz2)でも処理可能• 現代的な様々な検出器にも対応可能• 一見「悪いデータ」でも処理できることが多い
56

Proﬁle ﬁtting: 2D vs 3D
Bragg peakde

φ=90.5• 検出器平面上の反射プロファイルを

φ=91

作成

Fit
to
tec

simulated using SIM_MX

φ=90

2D profile (MOSFLM, DENZO)

Intensity

detector X

振動角度方向のProfile (拡がり)• Partial反射は個別に積分され，最後rY

Reference
profileに足し合わされる

回転軸

3D profile (XDS, d*TREK )回転軸との位置関係によって，反射がまたがるフレーム
数は異なる（＝角度方向のプロファイルが異なる）• 検出器平面に加え，振動角度方向も考慮した3Dのプロファイルを作成• Partial反射は積分時に足し合わされる• 反射固有の座標系に変換することで，S…

すべての反射は共通のプロファイルをS0持つようになる

Ewald球7

フレーム（複数）8逆格子点の経路長とζ因子

XDSの反射固有座標系
e1
e2
e3

逆格子点は，以下の条件を満m2 たすとき最短経路でEwald球S ⇥ S0 /|S ⇥ S0 |S ⇥ e1 /|S ⇥ e1 |(S + S0 )/|S + S0 |

=
=
=

を横切る：

S

S0

p

e1

m2 // e1
(e1 = S ⇥ S0 /|S ⇥ S0 |)⇤(e1 ? S, S0 )(e2 ? S, e1 ) } 反射球に接している(e3 ? e1 , p⇤ )

e2

e3
e1

p⇤

S

S0

それ以外の場合，経路長はζ-1

e2

e3

倍になる：

S

p⇤

⇣ = |e1 · m2 |Ewald球

9

S0

=

"1
"2

=
=

"3
⇣

=
=

XDSの反射固有座標系

XDSの積分領域(X 0 X0 )d1 + (Y 0 Y0 )d2 + F d3
· [(X 0 X0 )2 + (Y 0 Y0 )2 + F 2 ]1/2
e1 · (S0 S)180/(|S|⇡)e2 · (S0 S)180/(|S|⇡)

いったん正規分布として表現される（強度計算時は経験的なprofileを使用）

S0

検出器平面内(α,β方向)の積分範囲(BEAM_DIVERGENCE_E.S.D.=)D

でプロファイルを考えることで

0

S

M

D /2

• Beam divergenceに由来する形状の差(X0 , Y0 )

d3

F
d2

d1

• ζに由来する角度方向の拡がりの差が無くなり，すべての反射は同一の形状を持つようになる

Detector

XDSの”mosaicity”(REFLECTING_RANGE_E.S.D.=)

この反射固有のEwald球上座標系(X 0 , Y 0 )角度方向(γ方向)の積分範囲

強度

e3 · [D(m2 , '0 ')p⇤ p⇤ ]180/(|p⇤ |⇡) ' ⇣('0 ')m2 · e1
φはスポット重心が現れる回転角．φ’は実際の回転角

m2

S

10

11

(振動角)

(BEAM_DIVERGENCE=)

S

検出器平面

S0

反射球

⇣' ( )M (REFLECTING_RANGE=)

δD, δMは，それぞれσD,σMの6~10倍の値が使われる*σD, σMはログファイルではSIGMAB, SIGMARと表記

12

XDSの積分領域

XDSの積分の特徴• 各pixelを最近接のhklに割り当てる（“Shoe box”に依らない）• 全ての反射が一定の矩形に収まる必δD=0.556°

要は無いδD=2.224°

σM=0.163°
δD=1.112°hkl(自動推定された値)(理想的な方法では無いが)σM=0.0543°

σM=0.326°

検出器座標
or 角度方向

13

XDSの積分の特徴• 各pixelを最近接のhklに割り当てる（“Shoe box”に依らない）（“Shoe box”に依らない）• 全ての反射が一定の矩形に収まる必• 全ての反射が一定の矩形に収まる必

要は無い

h’k’l’• 欠損したプロファイルも，3D

要は無い

hkl

• 欠損したプロファイルも，3D

profile fittingによる補完が可能

profile fittingによる補完が可能(理想的な方法では無いが)(理想的な方法では無いが)検出器座標
or 角度方向

検出器座標
or 角度方向

14

XDSの積分の特徴

14

XDSの積分の特徴• 各pixelを最近接のhklに割り当てる• 各pixelを最近接のhklに割り当てる（“Shoe box”に依らない）（“Shoe box”に依らない）• 全ての反射が一定の矩形に収まる必• 全ての反射が一定の矩形に収まる必

要は無い• 欠損したプロファイルも，3D

検出器座標
or 角度方向

14

XDSの積分の特徴• 各pixelを最近接のhklに割り当てる

hkl• 欠損したプロファイルも，3D
profile fittingによる補完が可能

INTEGRATE.LPの最後のほうに推奨値あり

hkl

h’k’l’

要は無い

hkl• 欠損したプロファイルも，3D

profile fittingによる補完が可能

profile fittingによる補完が可能(理想的な方法では無いが)(理想的な方法では無いが)

14

検出器座標
or 角度方向

14

XDSの積分の特徴

XDSパッケージを使った解析
単一のデータセット• 各pixelを最近接のhklに割り当てる

XDS（“Shoe box”に依らない）• 全ての反射が一定の矩形に収まる必XDSCONVXDS_ASCII.
HKLまたはその他の
フォーマット(スケーリング済み，
未マージ強度データ)

要は無い

MTZ file

複数のデータセット(多波長，複数の露光点等)• 欠損したプロファイルも，3D

hkl

XDS

profile fittingによる補完が可能(理想的な方法では無いが)

15

XDSによる処理の流れ
Pointless

XDS_ASCII.
HKL(CORRECT)考えられるオプション(実は決め打ちのパラメータ• MODULATION補正のみ• 補正なし（偏光補正，空気＋で偏光補正もされている)

Pointless

検出器による吸収補正のみ）

MTZ file(multi-batch)

Aimless& ctruncate
MTZ file

16

XDSによる処理の流れ
XDS.INPは常に必要

各JOBに必要とされるファイル
ユーザの確認用に提供されているファイル
XPLAN

G[XY]CORRECTIONS.
cbf[XY]CORRECTIONS.
cbf

XPARM.XDS

GXPARM.XDS

D[XY]CORRECTIONS.
cbf

REMOVE.
HKL

SPOT.XDSIDXREFDEFPIXINTEGRATEBKGPIX.cbf

MODPIX.cbf

INTEGRATE.
HKL

ABS.cbf

FRAME.cbf

ABSORP.cbf

DECAY.cbf

XDS_ASCII.
HKL
GAIN.cbf

バックグラウンドの初期的見積もり

COLSPOT

指数付けのためのピークサーチ

IDXREF

指数付け（格子定数と結晶方位の決定）

DEFPIX

検出器上で積分に使用する領域の決定

CORRECT

3Dプロファイルフィッティングによる積分
偏光補正 (無偏光を仮定)
経験的補正 (DECAY, MODULATION, ABSORP)および非経験的補正 (偏光，空気吸収等)，rejection，統計値の計算

17!OUTPUT_FILE=INTEGRATE.HKL
DATE=19-Oct-2012!Generated by INTEGRATE(VERSION September 26, 2012)!PROFILE_FITTING= TRUE!SPACE_GROUP_NUMBER=
1!UNIT_CELL_CONSTANTS=
38.05277.49577.636 89.961 90.050 90.018!NAME_TEMPLATE_OF_DATA_FRAMES=img/Lyz_???.osc RAXIS!DETECTOR=RAXIS!NX= 3000 NY= 3000
QX= 0.100000 QY= 0.100000!STARTING_FRAME=
1!STARTING_ANGLE=
30.000!OSCILLATION_RANGE= 1.000000!ROTATION_AXIS= -0.000558 1.000000 0.000479!X-RAY_WAVELENGTH= 1.541800!INCIDENT_BEAM_DIRECTION= 0.000031 -0.000074 0.648592!DIRECTION_OF_DETECTOR_X-AXIS= 1.000000 0.000000 0.000000!DIRECTION_OF_DETECTOR_Y-AXIS= 0.000000 1.000000 0.000000!ORGX=
1502.50 ORGY=
1499.87!DETECTOR_DISTANCE=
100.000!UNIT_CELL_A-AXIS=
12.322
2.109
35.940
calc
calc
calc
!UNIT_CELL_B-AXIS=-15.06376.014
0.678!UNIT_CELL_C-AXIS=-71.920-14.424
25.432obs
obs
obs!BEAM_DIVERGENCE_E.S.D.=
0.108!REFLECTING_RANGE_E.S.D.=
0.149
PEAK 観測できた割合!MINPK= 75.00000
!CUT=
2.00
CORR
!VARIANCE_MODEL= 4.000E+00 1.000E-04!NUMBER_OF_ITEMS_IN_EACH_DATA_RECORD=20
プロファイルとの相関!H,K,L,IOBS,SIGMA,XCAL,YCAL,ZCAL,RLP,PEAK,CORR,MAXC,!
XOBS,YOBS,ZOBS,ALF0,BET0,ALF1,BET1,PSI
MAXC 寄与した最大!Items are separated by a blank and can be read in free-format
ピクセル強度!END_OF_HEADER-23 -15 0 7.838E+01 1.437E+02 6.0 837.9 13.1 1.22750 93.75640 3 24 11.0 841.4 12.7 -1.68 0.01 19-156.13 58.56 19.
-23 -15 1 -1.597E+01 1.497E+02 8.4 830.7 11.8 1.22528 95.31390 -2 24 13.7 833.4 11.9 -1.68 0.01 -155.86 58.58 18.
-23 -15 2 -7.645E+01 1.581E+02 9.3 822.9 10.5 1.22383 95.82195 -7 24 13.9 826.5 10.7 -1.68 0.01 -155.60 58.61 18.

hkl

I, σ(I)

CORRECTBKGINIT.cbf

BLANK.cbf

INIT

INTEGRATE.HKL

Job名.LP (ログファイル)は省略

JOB=で指定する内容

COLSPOT

検出器表面の歪みに関する補正(スケール済み)

Aimlessに渡したほうが良いと思われる(格子定数もpostrefineされる)

INIT

XYCORRINTEGRATE

原理的には，CORRECTをスケーリング無し(またはMODULATIONのみ)で実行し，

XYCORRXDSCONV

14

XDS(INTEGRATE)XDSCONVまたは
scaled.hkl
scaled.hkl
scaled.hkl

XDS + Aimlessを使った解析
INTEGRATE.
HKLXSCALE

HKL

検出器座標
or 角度方向

XDS

scaled.hkl
XDS_ASCII.
HKL
XDS_ASCII.
HKL
XDS_ASCII.

18

X

,Y

,Z
X ,Y

,Z

XDS_ASCII.HKL!FORMAT=XDS_ASCIIMERGE=FALSEFRIEDEL'S_LAW=FALSE!OUTPUT_FILE=XDS_ASCII.HKLDATE=29-May-2013!Generated by CORRECT(VERSION September 26, 2012)!PROFILE_FITTING= TRUE
!NAME_TEMPLATE_OF_DATA_FRAMES=img/Lyz_???.osc RAXIS!DATA_RANGE=
1
8!ROTATION_AXIS= -0.000558 1.000000 0.000479!OSCILLATION_RANGE= 1.000000!STARTING_ANGLE=
30.000!STARTING_FRAME=
1!INCLUDE_RESOLUTION_RANGE=
45.0001.451!SPACE_GROUP_NUMBER=
92!UNIT_CELL_CONSTANTS=
77.53577.53538.121 90.000(略)

XDSのスケール因子

通常マージされてない（もちろんスケールはされてる）．

xdsconvによってマージされる!NUMBER_OF_ITEMS_IN_EACH_DATA_RECORD=12!ITEM_H=1!ITEM_K=2!ITEM_L=3!ITEM_IOBS=4!ITEM_SIGMA(IOBS)=5!ITEM_XD=6!ITEM_YD=7!ITEM_ZD=8!ITEM_RLP=9!ITEM_PEAK=10!ITEM_CORR=11!ITEM_PSI=12!END_OF_HEADER-12-1 7.574E-01 7.455E+00
2
1
1 4.556E+02 1.886E+01
2
2
1 8.432E+03 -2.398E+02
30
2 1.119E+03 4.371E+01-30-2 1.101E+03 4.332E+01

90.00090.000• 非経験的な補正はジオメトリに従って行われる• 偏光，空気吸収，検出器厚みによる感度差• 経験的な補正のためのスケール因子は，パラメータをグリッドに分割し，対称強度と一致が良くなるように補正因子を調整，グリッド間をスムージングして各反射に適用する

DECAY(損傷による減衰)

MODULATION(検出感度のバラつき)

ABSORP(結晶による吸収)

NBATCH×分解能(1/d 2; 20分割)

検出器座標 (グリッドに分割)

NBATCH×13の検出器位置* NBATCHは自動的に決定

以下のカラムの説明

rejectされた反射はσ(I)が負1452.21555.11551.81602.11402.81532.91529.01548.61515.51484.0

6.6 0.05026 100
0.8 0.05263 100
4.0 0.04939 100
7.9 0.09969 100
2.1 0.09969 100

7
73
64
82
72

79.06
-10.9339.78-60.85
61.76

2

6

10

4

5

13

11

12

20

21

MX225HE (3×3)における例

反射強度の誤差の見積もり

XDS

Aimless

放射線損傷

各分解能・フレームブロックごとに独立に係数を決定

フレームごとにB-factorを決定

対称反射との強度のバラつきと一致するように， 個々の測定値のσ(Ihl)の補正を行う．

Error model

⇥ 2

⇤

2
0 (Ihl ) + b · Ihl⇥⇤
2(Ihl ) = SdFac 02 (Ihl ) + SdB · hIh i + SdAdd · hIh i22XDS

結晶からの回折方向をパラメー
検出器位置・フレームブロック
タとした球面調和関数によるモごとに独立に係数を決定
デル
検出器位置を区切り独立に係数
を決定

7

3
1

に捨てられる．

補正因子

検出器感度

9

になっている．xdsconvの時

XDS vs Aimless

X線吸収

8

(DATA_RANGEの分割数)

Aimless(Ihl ) = aa (SdFac)はcounting errorの補正（Gainの見積もり誤差に由来）

b (SdAdd)は，強度に比例する（強度に対して同じ割合で存在する）誤差を補正

補正係数を入力

SdBは，物理的な妥当性は無いが，一致が良くなることから入れている（経験的な補正はできない）• Aimlessはより物理的なパラメータを使って補正している※ Gain（検出器カウント→光子数の係数）の補正• 実際のところ，普段はあまり差は出ない

hg · cbg i = 2 (g · cbg )) g = hcbg i/ 2 (cbg )バックグラウンド領域を用い，ポアソンノイズを仮定してGainは見積もられる．

• S-SAD等の際どいケースはAimlessでスケーリングした方が成績が良かったという話はよくある模様 (XSCALEのzero-dose extrapolationも有用)

CCDの場合，Point Spread Function (PSF)が大きいため，Gainを過小評価する傾向があり，a~4程度の値になることが多い (PILATUSの場合a~1)．

22

23

research papers
denoted by a and b in the logfile CORRECT.LP. Combining
these corrections, the resulting constants are K1 = 4K100 and
K2 = K200 /4 + 0.0001 and thus
ðI=!Þasymptotic ¼1:½K100 ðK200 þ 0:0004Þ&1=2

ð6Þ

Similar formulae can be found for other data-processing
software. However, as the definitions of the variables differ,
the relevant documentation has to be consulted. Furthermore,
the least-squares procedures used to obtain a "2 value of 1
differ between these programs and some of them also let theuser specify the values of the variables. In addition, different
programs employ different methods for outlier rejection.
Thus, values of (I/!)asymptotic from different programs are notdirectly comparable.
For strong reflections, (I/!)asymptotic is almost reached andcan thus be obtained from a plot of I/! versus I (Fig. 1). The
latter analysis can be performed routinely for any dataprocessing software, but it requires data that are strong
enough to show the asymptotic behaviour and does not deliver
information about K1 and K2. Furthermore, the unmerged
intensities have to be analyzed, which is the default output
format for XDS and can be optionallychosen for other packages.
2.2. Processing of experimental data
sets

ISa

research papers

XDSの場合，定義により，

user
the values of the variables. In addition, different⇥⇤ specify
1 employ
1 for outlier rejection.
different methods
I 2 / 2 = a( 02 /I 2 + b)programs(ab)(Iprograms! are1)Thus, values!
of (I/!)
from different
notdenoted by a and b in the logfile CORRECT.LP. Combining
these corrections, the resulting constants are K1 = 4K100 and
K2 = K200 /4 + 0.0001 and thus

asymptotic

directly comparable.
1:
ð6Þ
For strong reflections, (I/!)asymptotic is almost reached and½K100 ðK200 þ 0:0004Þ&1=2
unmergedのI/σの最大値として，ISaが定義される．
can thus be obtained from a plot of I/! versus I (Fig. 1). The
latter analysis can be performed routinely for any dataSimilar formulae can be found for other data-processing
processing software, but it requires data that are strong
software. However, as the definitions of the variables differ,
enough to show the asymptotic behaviour and does not deliver
the relevant documentation has to be consulted. Furthermore,
information about K1 and K2. Furthermore, the unmerged
the least-squares procedures used to obtain a "2 value of 1
intensities have to be analyzed, which is the default output
differ between these programs and some of them also let theformat for XDS and can be optionally
いくら強度を上げて計数誤差を減らしても，系統誤差の影響でI/σ(I)はISaを超えることは無い．
chosen for other packages.
ðI=!Þasymptotic ¼

ISa = (I / )asymptotic

1
=p
ab

2.2. Processing of experimental datasets

A random selection of eight experimental data sets (Joint Center for
Structural Genomics, unpublishedwork) were downloaded from the JCSG
data-set archive (Jaroszewski et al.,2009). These represent successful
structure solutions using the molecularreplacement method or experimental
phasing by the SAD or MAD method.
All data sets were processed with XDS(version 28 December 2009) using
standard procedures. A single pass ofdata processing and thus no data-setdependent optimization of geometricparameters and those describing beam
divergence and crystal mosaicity was
employed. The resolution of the data
sets, as judged from the statistics of dataprocessing, was in good agreement withthat reported for the deposited PDB
files in all cases.
Some data sets were also processedwith MOSFLM (Leslie, 1992), withgenerally similar results (data notshown).

XDSを使うには？

• generate_XDS.INPで入力ファイルを作成し，xdsを実行• GUIを使う• XDSi, iXDS, XDSAPP etc.
• XDSGUI (official)• パイプラインを使う• xia2 (CCP4)• autoPROC (Globa Phasing Ltd.)• xdsme (Soleil)• autoxds (SSRL)• autoprocess (CMCF)• ?????? (SPring-8!)

A random selection of eight experimental data sets (Joint Center for
Structural Genomics, unpublishedwork) were downloaded from the JCSG
data-set archive (Jaroszewski et al.,2009). These represent successful
structure solutions using the molecularDiederichs (2010)2.3. Simulation of instrument errors
replacement method or experimental
The program SIM_MX (Diederichs,
phasing by the SAD or MAD method.
2009) can be used to generate artificial
All data sets were processed with XDS
data sets with and without (systematic)(version 28 December 2009) using
instrument errors. For this work, artifistandard procedures. A single pass ofcial data sets with 1.6 Å resolution weredata processing and thus no data-setgenerated using SIM_MX with intendependent optimization of geometricsities corresponding to an insulin model
parameters and those describing beam
(PDB code 2bn3; Nanao et al., 2005) indivergence and crystal mosaicity was
space group I213 with a = 77.9 Å. The
employed. The resolution of the dataintensity
values were calculated insets,1 as judged from the statistics of data
Figurephenix.refine (Adams et al., 2010), using
processing,
wasdatain goodI/! plots
for the first
set of agreement
each project withlisted in Table 1. The data points of 3kk7 and 3kgy
anisotropic atoms, added H atoms and awhich
formreported
a weak elongatedcloud separated
tothat
for the deposited
PDBfrom the strongly populated region belong
24
reflections
rings.
solvent model, and multiplied by 0.01.
files innear
all icecases.

• （基本的には）ISaが良いほど良いデータであると考えられる• 結晶とビームライン，マウント方法など実験系のすべてに依存• 経験的には，20以上程度あれば十分良いデータ• 10以下程度だとよほど結晶が悪いか，処理の仕方が不適切である可能性高し
Some data sets were also processedwith MOSFLM (Leslie, 1992), withgenerally similar results (data notshown).

Acta Cryst. (2010). D66, 733–740

2.3. Simulation of instrument errors

The program SIM_MX (Diederichs,
2009) can be used to generate artificial
data sets with and without (systematic)
instrument errors. For this work, artificial data sets with 1.6 Å resolution weregenerated using SIM_MX with inten-

Diederichs ' Instrument errors

735

25

XDS.INP

XDS.INP
JOB= XYCORR INIT COLSPOT IDXREF INTEGRATE CORRECT
ORGX= 1536.00 ORGY= 1536.00
DETECTOR_DISTANCE= 190.000
OSCILLATION_RANGE= 1.000
X-RAY_WAVELENGTH= 1.00000
NAME_TEMPLATE_OF_DATA_FRAMES=../../sample_0000??.img
DATA_RANGE=1 55
SPOT_RANGE=1 28
SPACE_GROUP_NUMBER= 19! 0 if unknown
UNIT_CELL_CONSTANTS= 72.53
82.19
104.04 90.000 90.000 90.000
INCLUDE_RESOLUTION_RANGE=50 2.3
FRIEDEL'S_LAW=TRUE
TRUSTED_REGION=0.00 1.2
VALUE_RANGE_FOR_TRUSTED_DETECTOR_PIXELS=7000. 30000. ! often 8000 is ok
STRONG_PIXEL=4MINIMUM_NUMBER_OF_PIXELS_IN_A_SPOT=3
REFINE(INTEGRATE)=CELL BEAM ORIENTATION ! AXIS DISTANCE
DETECTOR= CCDCHESS MINIMUM_VALID_PIXEL_VALUE= 1 OVERLOAD= 65500
SENSOR_THICKNESS= 0.01
NX= 3072 NY= 3072 QX= .0732420000 QY= .0732420000
DIRECTION_OF_DETECTOR_X-AXIS=1 0 0
DIRECTION_OF_DETECTOR_Y-AXIS=0 1 0
INCIDENT_BEAM_DIRECTION=0 0 1
ROTATION_AXIS=-1 0 0
FRACTION_OF_POLARIZATION=0.98
POLARIZATION_PLANE_NORMAL=0 1 0• XDS (xds, xds_par)の実行に必要なインプットファイル• XDSは基本的にイメージのヘッダを見ないので，処理に必要な情報は全てXDS.INPに書く．

• 他の名前にはできない（XDSは自動的に作業ディレクトリ内にあるXDS.INPを読み込む）．

• 処理結果は同一ディレクトリに書き出されるので，データセッ
トごとに違うディレクトリを用意する必要あり．

• !以降は無視される（コメント）• JOB=の内容によって読まれるパラメータは異なるので注意
26とあるデータ処理の例

27とあるデータ処理の例

generate_XDS.INPを使う場合の注意
現状最新版: rev. 0.52 (25-Mar-2015)• XDSが更新された時など，たまに最新版を確認して下さい• ファイル番号が1以外から始まる場合 (rev. 0.51で修正)• デフォルトでTRUSTED_REGION= 0 1.2 (角まで積分する場合は1.41に変更)• ジオメトリ設定について，「通常の実験」では問題は起きないが，すべての場合をカバーしているわけではないことに注意• R-AXIS→縦置きゴニオという仮定（BL26B1等で破綻）• その他→水平回転という仮定（縦置き，多軸系などで破綻）
Δφ=0.2°, φ=0-180°, camera length=340 mm
λ= 1 Å, helical data collection• 検出器シリアルNoに基づいたSP8の回転軸判断（未知検出器で破綻）

膜タンパク質の結晶@BL32XU$ mkdir xds; cd xds/
$ generate_XDS.INP “../data_??????.img”• 検出器シリアルNoに基づいたADSC検出器のビームセンター判断（同上）• “generate_XDS.INPのデフォルト”と“XDSのデフォルト”を区別

2829とあるデータ処理の例とあるデータ処理の例

指数付け結果とプレディクション

指数付けの検討と再処理

SPOT_RANGE= 201 300
SEPMIN=4 CLUSTER_RADIUS=2

SPOT_RANGE= 1 900
LATTICECHARACTER
*
*
*
*

44
31
29
14
39

BRAVAISLATTICEQUALITY
OF FIT

aP
aP
mC
mC
mC

0.0
0.1
28.0
53.2
60.3

UNIT CELL CONSTANTS (ANGSTROEM & DEGREES)abc
alpha beta gamma
89.8
89.8
89.9
89.9
155.8

89.9
89.9
155.6
155.6
89.8

140.5
140.5
140.5
140.5
140.5

LATTICECHARACTER

98.2 94.4 119.9
77.3 85.6 60.0
92.2 102.7 89.9
92.2 102.7 89.9
94.4 102.1 90.0

*
*
*
*
*
*
*
*
*
*

FRAME.cbf
φ = 144°

φ = 180°

31
44
29
10
39
34
38
14
13
12
33

φ = 144°30

BRAVAISLATTICEQUALITY
OF FIT

aP
aP
mC
mC
mC
mP
oC
mC
oC
hP
mP

0.0
0.6
0.6
1.4
2.1
2.2
2.4
2.7
3.2
3.8
251.0

UNIT CELL CONSTANTS (ANGSTROEM & DEGREES)abc
alpha beta gamma
89.8
89.8
89.8
155.6
155.8
89.8
89.8
89.8
89.8
89.9
89.8

89.9
89.9
155.8
89.9
89.8
956.0
155.8
155.8
155.8
89.9
89.9

956.0
956.0
956.0
956.0
956.0
89.9
956.0
956.0
956.0
956.0
956.0

90.0 90.0 60.1
90.0 90.0 120.0
90.0 90.0 90.0
90.0 90.0 90.1
90.0 90.0 90.0
90.0 120.0 90.0
90.0 90.0 90.0
90.0 90.0 90.0
90.0 90.0 90.0
90.0 90.0 120.1
90.0 90.0 120.0

φ = 180°31

とあるデータ処理の例とあるデータ処理の例

対称性の推定と統計値

c軸の長さ，本当？

$ pointless INTEGRATE.HKL
Laue Group> 1
P -3 m 1
2 C 1 2/m 1
3 C 1 2/m 1
4 C 1 2/m 1
5
P -3
- 6
P -1
....
Best Solution:
Unit cell:

**

Lklhd

NetZc

Zc+

Zc-

CC

CC-

Rmeas

R-

Delta ReindexOperator

0.669
0.131
0.058
0.057
0.042
0.030

5.41
4.18
3.76
3.66
3.61
4.02

8.11
8.75
8.42
8.34
8.29
9.03

2.71
4.57
4.66
4.68
4.69
5.01

0.81
0.88
0.84
0.83
0.83
0.90

0.27
0.46
0.47
0.47
0.47
0.50

0.20
0.16
0.17
0.17
0.19
0.13

0.54
0.41
0.41
0.41
0.40
0.38

0.1 [h,-k,-l]0.1 [-2h+k,k,-l]
0.0 [h-2k,-h,-l]0.1 [-h-k,-h+k,-l]0.1 [h,-k,-l]
0.0 [-h,-k,l]

90.01

89.99 119.94

space group P 3 2 189.79 89.90 955.96$ more CORRECT.LP
SUBSET OF INTENSITY DATA WITH SIGNAL/NOISE >= -3.0 AS FUNCTION OF RESOLUTIONRESOLUTIONNUMBER OF REFLECTIONSCOMPLETENESS R-FACTOR R-FACTOR COMPARED I/SIGMALIMITOBSERVED UNIQUE POSSIBLE
OF DATAobserved expected
10.00
7.15
5.86
5.08
4.55
4.16
3.85
3.60
3.40
total

25590
46910
61679
72522
82075
91049
98882
104200109390692297

2863
4672
5831
6749
7569
8305
9014
9491
10105
64599

2934
4674
5832
6749
7569
8305
9015
9491
10283
64852

97.6%
100.0%
100.0%
100.0%
100.0%
100.0%
100.0%
100.0%
98.3%
99.6%

6.7%
10.4%
18.5%
21.3%
23.8%
31.1%
50.7%
83.1%
125.0%
21.6%

7.6%
9.5%
18.4%
20.9%
23.4%
32.1%
54.4%
93.2%
146.2%
22.9%

25586
46909
61679
72522
82075
91049
98882
104200109373692275

26.39
22.04
13.54
12.37
11.20
8.36
4.83
2.72
1.74
9.01

R-measCC(1/2)

7.2%
11.0%
19.5%
22.3%
25.0%
32.7%
53.2%
87.2%
131.2%
22.8%

99.8*
99.4*
98.6*
98.1*
98.0*
96.4*
91.8*
76.9*
59.0*
99.8*

32

データ収集と並行した自動処理（開発中）

BSS

これらがc軸上反射であり，螺旋(31 or 32)が存在するなら，c ~ 960はリーズナブル（実際，螺旋ありで構造決定成功とのこと）

33

SPring-8における自動データ処理
結果表示（一覧）

データ収集の開始を検知• 指数付けの試行錯誤• 積分・スケーリング…

• 分解能の決定• （異常分散シグナルの評価）• GUIによる直感的かつ視覚的なインターフェース

実験へ迅速にフィードバック
34

35

マルチデータ収集・処理の自動化

SPring-8における自動データ処理
結果表示（個別）

高速回折スキャン

250$µm
多数の微小結晶がマウントされたループ

KUMAによる測定条件決定
X.rays各結晶から±$5°のウェッジを収集

SHIKAによる結晶位置の自動決定••

回折斑点の数から結晶を判定$認識したすべての結晶座標をKUMAへ転送

多数の微小結晶を用いたデータ収集を効率化
36

高難度タンパク質の高分解能構造解析へ

37

データ処理の自動化
マルチデータ収集・処理の自動化
reindex operator を計算
互換な格子をグ

SHIKAによるスループ化

ポットの検出まとめ

多少の格子変化を許容して個別のデータ処理

Laue対称を決定

Reindex(必要な場合)• XDSの特徴

j

低分解能リファ• 他のプログラムでは処理が難しいデータでも，ほぼ自動

レンスデータが有用なデータ範
囲の決定

XDSを用いた自動処理…

統計値の出力

Outlierのデータを順次除外

XSCALEによるあれば使用的に処理できてしまう事が多い

スケーリング• 高速かつパラメータの調整も行いやすい

XSCALE は全データがお互いに共通反射を持つ必要があるため，• 頻繁なアップデートによるバグ修正・機能強化

Clique 検出によってデータを選択し，残ったデータは逐次結合していく．また，データ間相関係数を悪化させるデータは除く．

• 16 loops• XDSを用いた自動データ処理• 10°×82
datasets• SPring-8のジオメトリ・検出器に正式対応• space group C2を仮定し，• 75 datasets
indexed w/
compatible cells• 40 datasets
merged• 分かりやすい出力の提供を目指す• 開発中につき，フィードバック・ご要望を熱く歓迎38

39