JP2005055241A - Crystal sample holder and crystal evaluation system - Google Patents

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Takahisa Sato
貴久 佐藤
Akito Yamano
昭人 山野
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Rigaku Denki Co Ltd
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Rigaku Denki Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To measure and evaluate a lot of crystal samples easily and rapidly. <P>SOLUTION: A crystal sample holder which is set on a sample stage of an X-ray diffraction system, is provided with a holder main body 2; a plurality of sample mount sections 3 formed on the holder main body 2; and a sample rotating mechanism which rotates each sample mount section 3 along a prescribed direction. The sample rotating mechanism is made up so as to rotate a sample held on the sample mount section 3 around an axis of rotation which intersects a prescribed axis ω in the X-ray diffraction system where an X-ray source and an X-ray detector are rotated on the axis ω. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、X線の回折現象を利用してタンパク質結晶等の結晶試料を測定・評価するための結晶評価システムと、このシステムに用いられる結晶試料ホルダに関する。   The present invention relates to a crystal evaluation system for measuring and evaluating a crystal sample such as a protein crystal using an X-ray diffraction phenomenon, and a crystal sample holder used in this system.

DNAの二重らせん構造が発見されて以来、ゲノム計画の展開と相まって、タンパク質の構造解析が世界的に注目を集めている。タンパク質の構造解析には、NMR(核磁気共鳴装置)を用いた手法、電子顕微鏡を用いた手法、X線の回折現象を利用した手法等が開発されており、特に、X線の回折現象を利用したX線結晶構造解析は、イメージングプレート等の二次元X線検出器や二次元データからの解析ソフトウエア等の開発に伴い飛躍的な進展をみせている。   Since the discovery of the double helix structure of DNA, coupled with the development of the genome project, protein structure analysis has attracted worldwide attention. For structural analysis of proteins, methods using NMR (nuclear magnetic resonance apparatus), methods using electron microscopes, methods using X-ray diffraction phenomena, etc. have been developed, especially X-ray diffraction phenomena. The utilized X-ray crystal structure analysis has made great progress with the development of two-dimensional X-ray detectors such as imaging plates and analysis software from two-dimensional data.

従来、X線の回折現象を利用したタンパク質の結晶構造解析は、まず溶液中でタンパク質を結晶化させて得られたタンパク質の結晶粒を、キャピラリーと称するガラス製の細管に注入し、この状態で一つ一つX線回折装置に装填して行われていた。従来は、一回の測定が終了する都度、この試料装填操作を手作業をもって行う必要があり、きわめて煩雑であり多数の結晶試料を迅速に測定・評価するには適さなかった。   Conventionally, protein crystal structure analysis using X-ray diffraction is performed by first injecting protein crystal grains obtained by crystallizing a protein in a solution into a glass capillary called a capillary. It was carried out by loading each X-ray diffractometer one by one. Conventionally, it is necessary to perform this sample loading operation manually every time one measurement is completed, which is extremely complicated and is not suitable for quickly measuring and evaluating a large number of crystal samples.

例えば、人体を構成するタンパク質は5万〜10万種類にも及ぶとされており、それら多くのタンパク質の構造を短期間で解明することが、近年の構造生物学における緊急の課題となっている。   For example, it is said that the number of proteins constituting the human body ranges from 50,000 to 100,000, and elucidating the structures of many proteins in a short period of time has become an urgent issue in structural biology in recent years. .

本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、多くの結晶試料に対し容易かつ迅速な測定・評価を実現することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to realize easy and quick measurement / evaluation for many crystal samples.

本発明の結晶試料ホルダは、X線回折装置の試料ステージに装着される結晶試料ホルダであって、ホルダ本体と、このホルダ本体に設けられた複数の試料マウント部と、各試料マウント部を所定の方向に回転させる試料回転機構と、を備えたことを特徴とする。   The crystal sample holder of the present invention is a crystal sample holder mounted on a sample stage of an X-ray diffractometer, and includes a holder body, a plurality of sample mount parts provided on the holder body, and each sample mount part. And a sample rotation mechanism that rotates the sample in the direction.

このように、複数の試料マウント部を有することで、複数の試料をまとめて保持してX線回折装置の試料ステージに装着することができるので、一回の測定が終了するたびに試料の装填操作を実施する手間が省け、作業性が向上するとともに多数の試料を迅速に測定・評価することが可能となる。   In this way, by having a plurality of sample mounts, a plurality of samples can be held together and mounted on the sample stage of the X-ray diffractometer, so that a sample can be loaded each time one measurement is completed. This saves time and effort to perform the operation, improves workability, and allows a large number of samples to be measured and evaluated quickly.

ところで、図4(a)に示すように、結晶試料Sを通る所定のω軸を中心にX線源100とX線検出器とを回転させてX線回折測定を実施した場合、同図(b)に示すごとく回折X線の検出領域A内に、ω軸を中心として回折X線が検出されない一定の結晶学的ブラインド領域Bができることは避けられない。
そこで、本発明の結晶試料ホルダは、各試料マウント部を所定の方向に回転させる試料回転機構を備えた構成とし、これにより入射X線に対する結晶方位を変えて結晶学的ブラインド領域のない高精度なX線回折測定を実現できるようにしている。
By the way, as shown in FIG. 4A, when X-ray diffraction measurement is performed by rotating the X-ray source 100 and the X-ray detector around a predetermined ω axis passing through the crystal sample S, As shown in b), it is inevitable that a certain crystallographic blind region B in which the diffracted X-ray is not detected around the ω axis is formed in the diffracted X-ray detection region A.
Therefore, the crystal sample holder of the present invention has a configuration equipped with a sample rotation mechanism that rotates each sample mount portion in a predetermined direction, thereby changing the crystal orientation with respect to incident X-rays and providing high precision without a crystallographic blind region. X-ray diffraction measurement can be realized.

具体的には、所定のω軸を中心にX線源およびX線検出器が回転するX線回折装置に対して、上記試料回転機構は、ω軸と交差する回転軸を中心に試料マウント部に保持された試料を回転させる構成とすることが好ましい。   Specifically, for an X-ray diffractometer in which an X-ray source and an X-ray detector rotate about a predetermined ω axis, the sample rotation mechanism has a sample mount portion centered on a rotation axis that intersects the ω axis. It is preferable that the sample held in the structure is rotated.

また、本発明の結晶評価システムは、上述した本発明の結晶試料ホルダを装着するとともに、当該結晶試料ホルダに保持された任意の試料を所定の測定位置へ位置決めする移動自在な試料ステージと、
測定位置に配置された試料に対しX線を照射するX線源、測定位置に配置された試料から回折してきたX線を検出するX線検出器、およびこれらX線源とX線検出器を所定のω軸を中心に一体に回転させる回転駆動機構を含むX線回折装置と、を備えた構成としてある。
The crystal evaluation system of the present invention is equipped with the above-described crystal sample holder of the present invention and a movable sample stage for positioning an arbitrary sample held by the crystal sample holder to a predetermined measurement position;
An X-ray source for irradiating a sample arranged at a measurement position with X-rays, an X-ray detector for detecting X-rays diffracted from the sample arranged at the measurement position, and these X-ray source and X-ray detector And an X-ray diffractometer including a rotation drive mechanism that rotates integrally around a predetermined ω axis.

これにより、結晶試料ホルダに保持された複数の結晶試料を、試料ステージの移動をもって容易に測定位置へ位置決めすることが可能となる。   As a result, the plurality of crystal samples held by the crystal sample holder can be easily positioned at the measurement position by moving the sample stage.

本発明によれば、多くの結晶試料に対し容易かつ迅速な測定・評価を実現することができる。   According to the present invention, easy and quick measurement and evaluation can be realized for many crystal samples.

以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の結晶試料ホルダの構成例を示す平面図である。
結晶試料ホルダ1は、ホルダ本体2と、このホルダ本体2に設けられた複数の試料マウント部3と、各試料マウント部3を所定の方向に回転させる試料回転機構と、を備えている。
The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing a configuration example of a crystal sample holder of the present invention.
The crystal sample holder 1 includes a holder body 2, a plurality of sample mounts 3 provided on the holder body 2, and a sample rotation mechanism that rotates each sample mount 3 in a predetermined direction.

ホルダ本体2は、内側に試料配置空間2aを形成した四辺からなる枠体で構成してあり、対向する二辺にそれぞれ複数(図では各3つ)の試料マウント部3が設けてある。
試料マウント部3は、結晶試料Sを保持する機能を有しており、試料回転機構の構成要素であるベアリングなどの軸受部材4を介して、ホルダ本体2に回転自在に支持されている。試料マウント部3の先端部は、ホルダ本体2の内側へ向かって突き出しており、当該先端部に結晶試料Sを保持する。
The holder main body 2 is constituted by a frame body having four sides formed with a sample arrangement space 2a on the inner side, and a plurality (three in the drawing) of sample mount portions 3 are provided on two opposite sides.
The sample mount unit 3 has a function of holding the crystal sample S, and is rotatably supported by the holder main body 2 via a bearing member 4 such as a bearing that is a component of the sample rotation mechanism. The tip of the sample mount 3 projects toward the inside of the holder body 2 and holds the crystal sample S at the tip.

試料マウント部3は、結晶試料Sを保持可能な種々の構成を採用することができるが、結晶試料Sをがたつくことなく一定の姿勢で保持できる構成であることが好ましい。また、熟練を要することなく容易に結晶試料Sを保持させることが可能な構成であることが好ましい。
例えば、試料マウント部3は、結晶試料Sを封入したキャピラリーチューブを差し込む支持孔と、この支持孔に差し込まれたキャピラリーチューブを固定する締結具とで構成することができる。また、金属部を有する試料容器をマグネットを利用しワンタッチで保持する構成であってもよい。
The sample mount 3 can employ various configurations that can hold the crystal sample S, but preferably has a configuration that can hold the crystal sample S in a certain posture without rattling. Further, it is preferable that the crystal sample S can be easily held without requiring skill.
For example, the sample mount portion 3 can be configured by a support hole into which a capillary tube enclosing the crystal sample S is inserted, and a fastener for fixing the capillary tube inserted into the support hole. Moreover, the structure which hold | maintains the sample container which has a metal part by a one-touch using a magnet may be sufficient.

試料回転機構は、ホルダ本体2に装着された軸受部材4と、試料マウント部3を回転駆動するアクチュエータ5とで構成されている。アクチュエータ5の駆動源としては、正確な回転角制御が可能なパルスモータやサーボモータが好ましい。駆動源は、図示しない制御装置によって回転制御される。   The sample rotation mechanism includes a bearing member 4 attached to the holder body 2 and an actuator 5 that rotationally drives the sample mount unit 3. As a drive source of the actuator 5, a pulse motor or a servo motor capable of accurate rotation angle control is preferable. The drive source is rotationally controlled by a control device (not shown).

また、試料回転機構は、外部に設けた駆動源からの駆動力を受けて、試料マウント部3を回転駆動する構成であってもよい。例えば、試料マウント部3の基端に従動歯車を設け、これに噛み合う駆動歯車機構を外部の駆動モータで回転駆動する構成を採ることもできる。   Further, the sample rotation mechanism may be configured to rotate the sample mount unit 3 by receiving a driving force from a driving source provided outside. For example, it is possible to adopt a configuration in which a driven gear is provided at the base end of the sample mount portion 3 and a drive gear mechanism meshing with the driven gear is rotated by an external drive motor.

さらにまた、ホルダ本体2の一辺に並べて設けた各試料マウント部3に対して、共通の駆動源をもって一括して回転駆動する構成を採ることもできる。例えば、各試料マウント部3の基端にピニオンギヤを設け、これらに噛み合うラックをモータによって駆動させる構成とすることもできる。   Furthermore, it is also possible to adopt a configuration in which the respective sample mount portions 3 provided side by side on the holder main body 2 are rotationally driven collectively with a common drive source. For example, a pinion gear can be provided at the base end of each sample mount portion 3 and a rack meshing with these can be driven by a motor.

上述した試料回転機構は、後述するX線回折装置のω軸と交差する回転軸を中心に、試料マウント部3に保持された試料を回転させる。   The sample rotation mechanism described above rotates the sample held by the sample mount unit 3 around a rotation axis that intersects the ω axis of the X-ray diffraction apparatus described later.

次に、このような結晶試料ホルダ1を用いた結晶評価システムについて説明する。
図2は、本実施形態に係る結晶評価システムを示す概略正面図である。
結晶評価システムは、結晶試料ホルダ1に保持された任意の試料を所定の測定位置へ位置決めする移動自在な試料ステージ11と、X線回折装置とを備えている。
Next, a crystal evaluation system using such a crystal sample holder 1 will be described.
FIG. 2 is a schematic front view showing the crystal evaluation system according to the present embodiment.
The crystal evaluation system includes a movable sample stage 11 for positioning an arbitrary sample held by the crystal sample holder 1 to a predetermined measurement position, and an X-ray diffractometer.

結晶試料ホルダ1は、システム本体40に設置された試料ステージ11に装着される。この試料ステージ11は、水平面上の直角2方向(図示X,Y方向)と、垂直方向(図示Z方向)に移動可能なX−Y−Zテーブルで構成され、さらに結晶試料ホルダ1を水平面内で回転可能な回転テーブルも備えている。   The crystal sample holder 1 is attached to the sample stage 11 installed in the system main body 40. The sample stage 11 is composed of an XYZ table that can move in two perpendicular directions (X and Y directions in the drawing) and a vertical direction (Z direction in the drawing) on the horizontal plane. It also has a rotating table that can be rotated with

試料ステージ11の上面には結晶試料ホルダ1を水平配置するための試料配置部11aが形成されている。試料配置部11aの床面には、図示しないが、後述するように下方から照射されるX線を透過するための開口が形成されている。さらに、試料ステージ11には、試料配置部11aに結晶試料ホルダ1を固定するためのホルダ固定機構12が設置されている。ホルダ固定機構12は、例えば、アクチュエータの駆動によって出没する固定ピンにより、結晶試料ホルダ1を押圧固定する構成となっている。また、このとき結晶試料ホルダ1の試料回転機構と電気的接続をとったり、場合によっては駆動伝達機構と係合できるようになっている。   A sample placement portion 11 a for horizontally placing the crystal sample holder 1 is formed on the top surface of the sample stage 11. Although not shown, an opening for transmitting X-rays irradiated from below is formed on the floor of the sample placement unit 11a, as will be described later. Further, the sample stage 11 is provided with a holder fixing mechanism 12 for fixing the crystal sample holder 1 to the sample placement portion 11a. The holder fixing mechanism 12 is configured to press and fix the crystal sample holder 1 with a fixing pin that appears and disappears when the actuator is driven, for example. At this time, the crystal sample holder 1 can be electrically connected to the sample rotation mechanism, or can be engaged with the drive transmission mechanism in some cases.

本実施形態の結晶試料ホルダ1によれば、複数の結晶試料Sをそのまま試料ステージ11上に配置することができるので、試料ステージ11の水平移動によって複数の結晶試料Sを、連続的に測定・評価することが可能となる。   According to the crystal sample holder 1 of the present embodiment, since a plurality of crystal samples S can be arranged on the sample stage 11 as they are, a plurality of crystal samples S are continuously measured by the horizontal movement of the sample stage 11. It becomes possible to evaluate.

X線回折装置は、測定位置に配置された試料に対しX線を照射するX線照射ユニット20と、測定位置に配置された試料から回折してきたX線を検出するX線検出器30と、これらX線照射ユニット20およびX線検出器30を所定のω軸を中心に一体に回転させる回転駆動機構51を含む構成となっている。   The X-ray diffractometer includes an X-ray irradiation unit 20 that irradiates a sample arranged at a measurement position with X-rays, an X-ray detector 30 that detects X-rays diffracted from the sample arranged at the measurement position, The X-ray irradiation unit 20 and the X-ray detector 30 are configured to include a rotation drive mechanism 51 that integrally rotates about a predetermined ω axis.

X線照射ユニット20は、X線源21とX線光学系22を含んでいる。X線源21には、電子銃とターゲットを内蔵したラボ用のX線発生器が用いられる。この種のX線発生器は、放射光を発生させる大規模X線発生設備と異なり、寸法および重量が格段に小さい。そのため、後述するように回転アーム50に搭載して回転駆動することが可能である。   The X-ray irradiation unit 20 includes an X-ray source 21 and an X-ray optical system 22. As the X-ray source 21, a laboratory X-ray generator incorporating an electron gun and a target is used. This type of X-ray generator is much smaller in size and weight than large-scale X-ray generation equipment that generates synchrotron radiation. Therefore, it can be mounted on the rotating arm 50 and driven to rotate as will be described later.

X線光学系22は、X線源21から取り出されたX線のうち、特定波長のX線のみを選別したり(単色化)、試料ステージ11上の試料配置部11aへX線を収束する等の機能を有し、コンフォーカルミラーやコリメータ等の光学機器の組合せをもって構成されている。   The X-ray optical system 22 selects only X-rays having a specific wavelength from the X-rays extracted from the X-ray source 21 (single color) or converges the X-rays to the sample placement unit 11 a on the sample stage 11. And is configured with a combination of optical devices such as a confocal mirror and a collimator.

X線検出器30には、二次元X線検出器が用いられる。特に、本実施形態では、X線検出器30としてCCDを用いており、平面上に検出される回折X線の強度を電気信号に変換して、図示しないデータ処理用コンピュータへ出力するように構成されている。   As the X-ray detector 30, a two-dimensional X-ray detector is used. In particular, in the present embodiment, a CCD is used as the X-ray detector 30, and the intensity of diffracted X-rays detected on a plane is converted into an electrical signal and output to a data processing computer (not shown). Has been.

上述したX線照射ユニット20およびX線検出器30は、回転アーム50にそれぞれ搭載されている。なお、回転アーム50の形状は任意であり、例えば、板状であっても棒状であってもよい。この回転アーム50の一端部にX線照射ユニット20が搭載され、他端部にX線検出器30が対向するように搭載されている。   The X-ray irradiation unit 20 and the X-ray detector 30 described above are mounted on the rotary arm 50, respectively. The shape of the rotary arm 50 is arbitrary, and may be, for example, a plate shape or a rod shape. The X-ray irradiation unit 20 is mounted on one end of the rotary arm 50, and the X-ray detector 30 is mounted on the other end.

回転アーム50の中心部は、回転駆動機構51の回転軸51aに装着されており、回転駆動機構51により回転軸中心に任意の角度回転可能となっている。この回転駆動機構51の回転軸51aの中心線がω軸であり、ω軸はほぼ水平に配置されている。そして、X線照射ユニット20から放射されるX線の光軸は、このω軸と交わるように調整されている。ここで、X線照射ユニット20から放射されるX線の光軸とω軸との交点が測定位置である。   The central portion of the rotation arm 50 is attached to a rotation shaft 51 a of the rotation drive mechanism 51, and can be rotated at an arbitrary angle around the rotation axis by the rotation drive mechanism 51. The center line of the rotation shaft 51a of the rotation drive mechanism 51 is the ω axis, and the ω axis is arranged substantially horizontally. The optical axis of the X-ray emitted from the X-ray irradiation unit 20 is adjusted so as to intersect with the ω axis. Here, the intersection of the optical axis of the X-rays radiated from the X-ray irradiation unit 20 and the ω axis is the measurement position.

回転駆動機構51は、例えば、ステッピングモータ等の高精度に回転角度を制御可能な駆動モータと、その回転を回転軸51aに伝達する歯車機構とで構成されており、駆動モータは、図示しない制御コンピュータによって、回転角度が高精度に制御されている。回転角度は、正逆両方向へ45°程度の範囲で任意に制御できるようにすることが好ましい。   The rotation drive mechanism 51 includes a drive motor that can control the rotation angle with high accuracy, such as a stepping motor, and a gear mechanism that transmits the rotation to the rotation shaft 51a. The rotation angle is controlled with high accuracy by a computer. It is preferable that the rotation angle can be arbitrarily controlled in a range of about 45 ° in both forward and reverse directions.

本実施形態では、回転アーム50に搭載されたX線照射ユニット20を試料ステージ11の下方に配置するとともに、X線検出器30を試料ステージ11の上方に配置してあり、試料ステージ11上の結晶試料ホルダ1に保持された結晶試料Sに対して下方からX線を照射し、結晶試料Sで反射してきた回折X線を、結晶試料Sの上方でX線検出器30により検出する構成となっている。
なお、X線照射ユニット20とX線検出器30の配置を上下逆転して、X線照射ユニット20を試料ステージ11の上方に配置するとともに、X線検出器30をその下方に配置することもできる。
In the present embodiment, the X-ray irradiation unit 20 mounted on the rotary arm 50 is disposed below the sample stage 11, and the X-ray detector 30 is disposed above the sample stage 11. A configuration in which the crystal sample S held by the crystal sample holder 1 is irradiated with X-rays from below and the diffracted X-rays reflected by the crystal sample S are detected by the X-ray detector 30 above the crystal sample S. It has become.
Note that the X-ray irradiation unit 20 and the X-ray detector 30 may be disposed upside down so that the X-ray irradiation unit 20 is disposed above the sample stage 11 and the X-ray detector 30 is disposed below the X-ray irradiation unit 20. it can.

ここで、X線検出器30には、検出位置調整機構31が付設されている。検出位置調整機構31は、X線検出器30を回転半径方向(図示a方向)に移動させるとともに、試料ステージ11と平行な一方向(図示b方向)に移動させる機構である。
図2に示す構成例では、検出位置調整機構31を、回転アーム50に設置された第1の案内レール32と、この第1の案内レール32に沿って移動可能な第1の移動台33と、この移動台33から図示b方向に延出する第2の案内レール34と、この第2の案内レール34に沿って移動可能な第2の移動台(図示せず)と、これら各移動台を駆動する駆動モータ(図示せず)とで構成してあり、第2の移動台にX線検出器30が固定されている。
Here, the X-ray detector 30 is provided with a detection position adjusting mechanism 31. The detection position adjustment mechanism 31 is a mechanism that moves the X-ray detector 30 in the rotational radius direction (direction a in the figure) and in one direction parallel to the sample stage 11 (direction b in the figure).
In the configuration example shown in FIG. 2, the detection position adjusting mechanism 31 includes a first guide rail 32 installed on the rotary arm 50, and a first moving table 33 that can move along the first guide rail 32. The second guide rail 34 extending from the movable table 33 in the direction b shown in the figure, the second movable table (not shown) movable along the second guide rail 34, and the movable tables. The X-ray detector 30 is fixed to the second moving table.

また、本実施形態の結晶評価装置は、結晶試料ホルダ1内にある結晶試料Sの位置を確認するための撮像カメラ(画像形成手段)を備えている。この撮像カメラは、試料ステージ11と同じくシステム本体40に設置されており、結晶試料ホルダ1に保持された結晶試料Sを離間した位置から拡大してとらえるための望遠鏡61と、当該結晶試料Sの像を望遠鏡61へ向けて反射する反射ミラー62と、望遠鏡61で拡大された結晶試料Sの画像を撮影するCCD63とを含んでいる。   In addition, the crystal evaluation apparatus of this embodiment includes an imaging camera (image forming means) for confirming the position of the crystal sample S in the crystal sample holder 1. This imaging camera is installed in the system main body 40 in the same manner as the sample stage 11, and includes a telescope 61 for enlarging and capturing the crystal sample S held by the crystal sample holder 1 from a separated position, and the crystal sample S. A reflection mirror 62 that reflects an image toward the telescope 61 and a CCD 63 that captures an image of the crystal sample S magnified by the telescope 61 are included.

これら反射ミラー62、望遠鏡61、CCD62を含む構成の撮像カメラは、試料ステージ11上の試料ホルダに対して接近又は離間できるようにシステム本体40へ移動可能に設置されており、X線測定に際しては結晶試料ホルダ1から離間した位置に退避させておく。   The imaging camera having a configuration including the reflecting mirror 62, the telescope 61, and the CCD 62 is movably installed in the system main body 40 so as to be close to or away from the sample holder on the sample stage 11, and at the time of X-ray measurement. The sample is retracted to a position separated from the crystal sample holder 1.

CCD62により撮像した結晶試料SSの画像は、図示しない制御コンピュータにより画像処理されて、ディスプレーに表示される。そして、CCD62の撮像位置から制御コンピュータが結晶試料Sの位置を認識して、上記検出位置調整機構31や回転駆動機構51を制御することが可能となる。   An image of the crystal sample SS picked up by the CCD 62 is subjected to image processing by a control computer (not shown) and displayed on the display. Then, the control computer can recognize the position of the crystal sample S from the imaging position of the CCD 62 and control the detection position adjusting mechanism 31 and the rotation driving mechanism 51.

上述した構成の結晶評価システムは、次の動作をもって結晶試料Sを測定することができる。
まず、試料ステージ11に結晶試料ホルダ1を配置する。この配置動作は、搬送ロボットを併設して、自動的に行うことも可能である。次いで、X線照射ユニット20から放射されるX線の光軸とω軸とが交差する測定位置に、結晶試料ホルダ1に保持された任意の結晶試料Sを位置決めする。この位置決めは、試料ステージ11をX,Y,Z方向に移動調整して行われる。
このように結晶試料Sが測定位置へ位置決めされると、結晶試料ホルダ1による当該結晶試料Sの回転軸がω軸と交差することになる。
The crystal evaluation system having the above-described configuration can measure the crystal sample S with the following operation.
First, the crystal sample holder 1 is placed on the sample stage 11. This placement operation can also be performed automatically with a transfer robot. Next, an arbitrary crystal sample S held by the crystal sample holder 1 is positioned at a measurement position where the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray irradiation unit 20 intersects the ω axis. This positioning is performed by moving and adjusting the sample stage 11 in the X, Y, and Z directions.
When the crystal sample S is thus positioned at the measurement position, the rotation axis of the crystal sample S by the crystal sample holder 1 intersects the ω axis.

結晶試料ホルダ1で保持する結晶試料Sの位置が、前工程であらかじめ検出されていれば、当該検出結果に基づいて制御コンピュータが試料ステージ11をX,Y,Z方向に移動調整して自動的に結晶試料Sの位置決めが実行される。一方、結晶試料Sの位置があらかじめ検出されていない場合や、搬送中の振動等により結晶試料ホルダ1に保持された結晶試料Sの位置にずれが生じた場合にあっては、撮像カメラにより結晶試料Sの位置を確認して位置決めすることができる。   If the position of the crystal sample S held by the crystal sample holder 1 is detected in the previous process in advance, the control computer moves and adjusts the sample stage 11 in the X, Y, and Z directions automatically based on the detection result. The positioning of the crystal sample S is executed. On the other hand, when the position of the crystal sample S is not detected in advance or when the position of the crystal sample S held by the crystal sample holder 1 is displaced due to vibration during transportation, the crystal is captured by the imaging camera. The position of the sample S can be confirmed and positioned.

また、必要に応じて結晶試料SとX線検出器30との間の距離を調整する。結晶試料SにX線検出器30を近づけるほど、結晶試料Sから放射状に反射してくるX線の回折斑点を広い角度範囲で検出することができる。しかし、結晶試料Sの逆格子密度が高い場合、結晶試料SにX線検出器30を近づけると、結晶試料Sから放射状に反射してくるX線の回折斑点が重なり合って検出されてしまうおそれがある。そこで、検出位置調整機構31をもってX線検出器30を図2のa方向に移動調整することで、結晶試料SとX線検出器30との間の距離を適宜調整し好適な検出データを得ることが可能となる。
さらに、検出位置調整機構31をもってX線検出器30を図2のb方向に移動調整することで、結晶試料Sから放射状に反射してくる回折X線の検出範囲を変更することもできる。
Further, the distance between the crystal sample S and the X-ray detector 30 is adjusted as necessary. As the X-ray detector 30 is brought closer to the crystal sample S, X-ray diffraction spots that are radially reflected from the crystal sample S can be detected in a wider angle range. However, when the reciprocal lattice density of the crystal sample S is high, if the X-ray detector 30 is brought close to the crystal sample S, X-ray diffraction spots that are radially reflected from the crystal sample S may be detected in an overlapping manner. is there. Therefore, the X-ray detector 30 is moved and adjusted in the direction a in FIG. 2 by the detection position adjusting mechanism 31 to appropriately adjust the distance between the crystal sample S and the X-ray detector 30 and obtain suitable detection data. It becomes possible.
Furthermore, the detection range of the diffracted X-rays that are radially reflected from the crystal sample S can be changed by moving and adjusting the X-ray detector 30 in the direction b in FIG.

結晶試料SやX線検出器30を位置決めした後、X線照射ユニット20からX線を放射してX線回折測定を実行する。図3に示すように、X線照射ユニット20から放射されたX線は、測定位置に位置決めされた結晶試料Sに下方から入射する。そして、結晶試料Sからは放射状に回折X線が反射して、この回折X線がX線検出器30で検出される。図示しないデータ処理用コンピュータは、検出された回折X線の強度データに基づき結晶評価や結晶構造解析を実行する。   After positioning the crystal sample S and the X-ray detector 30, X-ray diffraction measurement is performed by emitting X-rays from the X-ray irradiation unit 20. As shown in FIG. 3, the X-rays emitted from the X-ray irradiation unit 20 enter the crystal sample S positioned at the measurement position from below. Then, the diffracted X-rays are reflected radially from the crystal sample S, and the diffracted X-rays are detected by the X-ray detector 30. A data processing computer (not shown) executes crystal evaluation and crystal structure analysis based on the detected intensity data of the diffracted X-rays.

また、結晶試料Sに対して様々な角度からX線を照射して回折X線の強度を検出する場合には、回転駆動機構51により回転アーム50を回転駆動して、結晶試料Sの格子面に対するX線照射ユニット20およびX線検出器30の角度を調整し、上記X線回折測定を繰り返す。しかし、この操作だけでは既述したようにω軸を中心とした回転だけであるため、測定されない結晶学的ブラインド領域Bが生じる(図4参照)。   Further, when the intensity of diffracted X-rays is detected by irradiating the crystal sample S with X-rays from various angles, the rotation arm 50 is rotationally driven by the rotational drive mechanism 51, and the lattice plane of the crystal sample S The angle of the X-ray irradiation unit 20 and the X-ray detector 30 is adjusted, and the X-ray diffraction measurement is repeated. However, since this operation is only rotation around the ω axis as described above, a crystallographic blind region B that is not measured is generated (see FIG. 4).

そこで、結晶試料ホルダ1の試料回転機構を作動して、試料マウント部3を回転させ、ω軸と交差する回転軸(χ軸)を中心に結晶試料Sを回転させることで、入射X線に対する結晶方位を変えて結晶学的ブラインド領域のない高精度なX線回折測定を実現することができる。   Therefore, the sample rotation mechanism of the crystal sample holder 1 is actuated to rotate the sample mount 3 and rotate the crystal sample S about the rotation axis (χ axis) intersecting with the ω axis, thereby preventing incident X-rays. A highly accurate X-ray diffraction measurement without a crystallographic blind region can be realized by changing the crystal orientation.

さらに、必要に応じて、試料ステージ11を水平面上で回転させて、いっそう多面的な角度からのX線回折測定を実施することができる。   Furthermore, if necessary, the sample stage 11 can be rotated on a horizontal plane to perform X-ray diffraction measurement from a more multifaceted angle.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の結晶評価システムは、タンパク質の結晶評価以外にも利用することができる。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, the crystal evaluation system of the present invention can be used in addition to protein crystal evaluation.

本発明は、蛋白質の結晶評価をはじめとする種々の結晶試料に対するX線回折測定による結晶評価システムに応用することができる。   The present invention can be applied to a crystal evaluation system by X-ray diffraction measurement for various crystal samples including protein crystal evaluation.

本発明の実施形態に係る結晶試料ホルダを示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the crystal sample holder which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る結晶評価システムを示す概略正面図である。1 is a schematic front view showing a crystal evaluation system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る結晶評価システムによる測定原理を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the measurement principle by the crystal evaluation system which concerns on embodiment of this invention. (a)は従来装置の動作を模式的に示した図、(b)は従来装置で生じる試料の結晶学的ブラインド領域を模式的に示した図である。(A) is the figure which showed typically operation | movement of the conventional apparatus, (b) is the figure which showed typically the crystallographic blind area | region of the sample which arises with a conventional apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 結晶試料ホルダ
2 ホルダ本体
3 試料マウント部
4 軸受部材
5 アクチュエータ
11 試料ステージ
11a 試料配置部
12 ホルダ固定機構
20 X線照射ユニット
21 X線源
22 X線光学系
30 X線検出器
31 検出位置調整機構
40 システム本体
50 回転アーム
51 回転駆動機構
51a 回転軸
61 望遠鏡
62 反射ミラー
63 CCD
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal sample holder 2 Holder main body 3 Sample mount part 4 Bearing member 5 Actuator 11 Sample stage 11a Sample arrangement part 12 Holder fixing mechanism 20 X-ray irradiation unit 21 X-ray source 22 X-ray optical system 30 X-ray detector 31 Detection position adjustment Mechanism 40 System body 50 Rotating arm 51 Rotation drive mechanism 51a Rotating shaft 61 Telescope 62 Reflecting mirror 63 CCD

Claims (3)

X線回折装置の試料ステージに装着される結晶試料ホルダであって、
ホルダ本体と、このホルダ本体に設けられた複数の試料マウント部と、前記各試料マウント部を所定の方向に回転させる試料回転機構と、を備えたことを特徴とする結晶試料ホルダ。
A crystal sample holder mounted on a sample stage of an X-ray diffractometer,
A crystal sample holder comprising: a holder main body; a plurality of sample mount portions provided on the holder main body; and a sample rotation mechanism for rotating each sample mount portion in a predetermined direction.
所定のω軸を中心にX線源およびX線検出器が回転するX線回折装置に対し、
前記試料回転機構は、ω軸と交差する回転軸を中心に前記試料マウント部に保持された試料を回転させる構成であることを特徴とする請求項1に記載した結晶試料ホルダ。
For an X-ray diffraction apparatus in which an X-ray source and an X-ray detector rotate around a predetermined ω axis,
2. The crystal sample holder according to claim 1, wherein the sample rotation mechanism is configured to rotate the sample held by the sample mount unit around a rotation axis that intersects the ω axis.
請求項1又は2の結晶試料ホルダを装着するとともに、当該結晶試料ホルダに保持された任意の試料を所定の測定位置へ位置決めする移動自在な試料ステージと、
前記測定位置に配置された試料に対しX線を照射するX線源、前記測定位置に配置された試料から回折してきたX線を検出するX線検出器、およびこれらX線源とX線検出器を所定のω軸を中心に一体に回転させる回転駆動機構を含むX線回折装置と、を備えた結晶評価システム。
A movable sample stage for mounting the crystal sample holder of claim 1 or 2 and positioning an arbitrary sample held by the crystal sample holder to a predetermined measurement position;
X-ray source for irradiating the sample arranged at the measurement position with X-rays, X-ray detector for detecting X-rays diffracted from the sample arranged at the measurement position, and these X-ray source and X-ray detection A crystal evaluation system comprising: an X-ray diffractometer including a rotation drive mechanism that integrally rotates a vessel around a predetermined ω axis.
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