Para seguir esse protocolo, representado na Figura 2, o Leginon 3.6+ precisa ser instalado no computador microscópio e em uma estação de trabalho Linux adicional, e o Ptolomeu precisa ser instalado na estação de trabalho Linux. Este protocolo foi desenvolvido ao longo de vários anos usando microscópios Thermo Fisher Scientific (TFS) Glacios e Krios. Este protocolo assume que o leitor já configurou o Leginon, o Appion15, o banco de dados associado, calibrações do microscópio, realizou alinhamentos diretos no microscópio e estabeleceu duas Aplicações Leginon: uma para coleta padrão de partículas únicas e outra para coleta de partículas únicas com Ptolomeu. Informações para a criação do Leginon estão disponíveis aqui: https://emg.nysbc.org/redmine/projects/leginon/wiki/Leginon_Manual. Informações para a criação de Ptolomeu dentro do Leginon estão disponíveis aqui: https://emg.nysbc.org/redmine/projects/leginon/wiki/Multi-grid_autoscreening. Baixe Leginon de http://leginon.org e Ptolomeu de https://github.com/SMLC-NYSBC/ptolemy. A Leginon está licenciada sob a Licença Apache, Versão 2.0, e a Ptolomeu está licenciada sob a CC BY-NC 4.0. 1. Uso de Leginon Iniciar LeginonNo microscópio do computador Windows, feche todos os clientes Leginon e abra-o novamente. Na estação de trabalho Linux, abra uma janela de terminal e digite start-leginon.py ou o alias apropriado do sistema para iniciar o Leginon. Na nova janela Configuração do Leginon , selecione Criar uma nova sessão e clique em Avançar. Selecione o projeto na lista suspensa e clique em Avançar. Deixe o Nome como está, selecione o suporte correto para a configuração do microscópio e clique em Avançar. Para obter a descrição, insira informações relevantes, como o nome do microscópio, a descrição da grade/amostra e a descrição do experimento, e clique em Avançar. Para o diretório de imagem, verifique se o sistema de arquivos apropriado está selecionado e se o caminho completo é apropriado para salvar imagens e clique em Avançar. Em Conectar a clientes, clique em Editar. No menu suspenso, selecione todos os computadores que devem ser conectados e clique no botão + para cada um e, em seguida, clique em OK e Avançar. Insira o tamanho correto da abertura C2 e clique em Avançar. Esse valor pode ser encontrado na guia Aberturas do software TFS TUI. Interface LeginonSelecione Aplicativo na barra de ferramentas e clique em Executar. Selecione o aplicativo apropriado no menu suspenso (clique em Mostrar tudo , se necessário). Defina principal para o computador Leginon e escopo e câmera para esse respectivo computador e, em seguida, clique em Executar. O lado esquerdo da janela principal do Leginon será preenchido com nós.Observação : o painel esquerdo mostra todos os nós Leginon . Os nós do ícone verde da câmera são as imagens que serão salvas: Grade, Quadrado, Buraco e Exposição. Os nós com o sinal de destino são imagens de menor ampliação para direcionar as imagens de maior ampliação. Os nós roxos da câmera são os nós que são programados para encontrar a altura z eucêntrica e o foco eucêntrico. Além disso, há nós para alinhar o pico de perda zero, monitorar o ciclo do buffer, monitorar o enchimento de nitrogênio líquido, coletar imagens de correção de ganho, calcular a espessura do gelo (IceT) e navegar na grade através de diferentes ampliações usando mudança de estágio e imagem. Gerenciador de predefiniçõesClique no nó Presets_Manager. Nesse nó, clique no ícone inferior para importar predefinições ou no ícone acima desse para criar uma nova predefinição a partir do estado atual do microscópio. Se o ícone inferior for clicado, uma janela Importar predefinições será aberta. Selecione o MET e a câmera digital corretos, clique em Localizar e selecione a sessão mais recente com as predefinições desejadas. Realce todas as predefinições desejadas e clique em Importar e, em seguida, clique em Concluído.Observação : o nó Gerenciador de predefinições agora deve listar todas as predefinições importadas e criadas. Recomenda-se ter predefinições para várias ampliações e foco, incluindo gr: Ampliação de grade, sq: Ampliação de quadrado, hln: Ampliação de furo, ventilador: Foco automático, fcn: Foco central, enn: Ampliação de exposição (‘n’ refere-se a nanossonda). Os parâmetros predefinidos típicos para cada ampliação são mostrados na Tabela 1, Tabela 2 e Tabela 3. Note que este protocolo usa um tamanho de abertura C2 de 70 μm para os Glacios, 50 μm para os Krios com um Selectris X e Falcon 4i, e 100 μm para os Krios com um BioQuantum com um K3. Navegação e altura eucêntricaPara se familiarizar com o controle do microscópio através do Leginon e definir a altura z da grade, vá para o nó Navegação, selecione a predefinição gr na parte superior e clique na seta vermelha à direita para enviar as configurações predefinidas para o microscópio. O microscópio deve atualizar após 1-2 s. Uma vez atualizado, clique no botão da câmera à direita para adquirir uma imagem. Usando a ferramenta de cursor, selecione um quadrado de grade para onde mover o palco. Clique na ampliação do sq e, em seguida, na seta vermelha para enviar ao microscópio e clique no botão da câmera para adquirir uma imagem. Vá para o nó Z_Focus e clique no botão Simular Destino na parte superior, perto do meio dos botões. Enquanto as imagens estão sendo coletadas para foco de inclinação do palco, alterne para o modo de exibição de correlação e observe o pico para garantir que ele esteja no canto da imagem de correlação. Quando o foco estiver concluído, certifique-se de que o palco esteja definido para a altura z da grade. Correção do comaNOTA: Esta subseção pressupõe que os alinhamentos diretos já foram realizados e que as correções de coma não foram executadas.Navegue até uma área da grade que produza anéis Thon claros, como substrato de carbono.NOTA: Uma grade cruzada pode ser usada se a coleta for feita em uma grade de ouro. Nas configurações Beam_Tilt_Image, verifique se a Ordem de predefinições inclui apenas fcn com quatro direções de inclinação em um ângulo de 0,005 radianos. Clique em Simular destino para criar um quadro Zemlin. Clique em Tableau no lado esquerdo da janela principal para visualizar o quadro. Corrija o coma comparando as transformações de Fourier esquerda e direita entre si e as transformadas de Fourier superior e inferior entre si. Se os pares de imagens não forem idênticos, primeiro clique no ícone do cursor à direita dos ajustes de imagem, depois clique ligeiramente fora do centro na imagem do Tableau na direção da diferença e aguarde a coleta de um novo conjunto de transformações de Fourier. Repita até que as transformadas de Fourier sejam idênticas.NOTA: cada clique do Tableau leva vários segundos para ser concluído, e nenhum clique adicional deve ser feito durante esse período. Ganhe referênciasNOTA: ignore esta seção se a câmera tiver referências automáticas de hardware.No nó Navegação, envie uma predefinição de baixa ampliação, como gr, e navegue até uma área onde não haja obstrução ao caminho do feixe. Confirme se a posição do estágio está em um local não obstruído pelo caminho do feixe obtendo uma imagem de ampliação média usando a predefinição sq ou hln . Envie a predefinição enn de alta ampliação para o microscópio. Nas configurações do nó Correção, selecione as informações adequadas do Instrumento e configure a Configuração da câmera para corresponder às configurações da coleção. Colete uma imagem de referência escura fechando as válvulas de coluna no microscópio e, em seguida, no nó Correção, selecione Escuro e Ambos os canais nos menus suspensos na parte superior e clique no botão Adquirir câmera à direita. Depois de concluído, selecione Brilhante no menu suspenso e clique em Adquirir. Leginon abrirá as válvulas da coluna automaticamente. Verifique se o ganho foi coletado corretamente selecionando Corrigido no menu suspenso, clicando em Adquirir e observando a imagem resultante. Imagem de referência da espessura do geloSe o microscópio tiver um filtro de energia, nas configurações do nó IceT, marque Coletar imagem de espessura de gelo, insira 395 para o caminho livre médio e preencha o restante dos valores para a configuração. Se o microscópio não tiver um filtro de energia, no nó Navegação, envie a predefinição enn para o microscópio e clique em Adquirir. Anote o valor de pixel médio no lado esquerdo. Nas configurações do nó IceT, marque Calcular espessura de gelo a partir de dispersão limitada de abertura, insira 1055 para o coeficiente ALS e o valor médio de pixel medido.NOTA: Os valores 395 e 1055 foram determinados para o TFS Krios e Glacios, respectivamente, conforme descrito anteriormente16, e podem precisar ser recalibrados para diferentes configurações de microscópio. Calibração da dose de imagemNo Preset_Manager, selecione a predefinição enn e clique no botão da câmera (Adquirir imagem de dose para a predefinição selecionada). Verifique a dose medida na parte inferior. Se estiver próximo do valor esperado (normalmente entre 30 e 70), clique em SIM. Alinhamentos predefinidosNo Preset_Manager, verifique todas as predefinições de alta ampliação (enn, fcn e fan) para garantir que o deslocamento da imagem e o deslocamento do feixe sejam 0, 0. No computador do microscópio, navegue até uma área de carbono. No computador Leginon no nó Navegação, adquira uma imagem com a predefinição gr . Encontre um objeto de interesse e vá para esse local usando a ferramenta de cursor. Adquira uma imagem com a predefinição hln e realoque uma parte exclusiva desse objeto de interesse para o centro usando a ferramenta de cursor. Adquira uma imagem com a predefinição enn e realoque-a para a mesma parte exclusiva do objeto de interesse usando a ferramenta de cursor. Selecione a mudança de imagem no menu suspenso e adquira uma imagem com a predefinição hln. Realoque para a mesma parte exclusiva do objeto de interesse com a ferramenta de cursor. No Presets_Manager, selecione a predefinição hln , clique no botão settings e importe a mudança de imagem de Navegação clicando na seta verde para a esquerda ao lado dos valores de deslocamento de imagem . Repita as etapas 2.9.7 e 2.9.8 para as predefinições sq e gr . Atlas de gradeNo computador do microscópio, feche as válvulas da coluna e retraia a abertura objetiva. Vá para o nó Grid_Targeting. Em configurações, altere o rótulo da grade. Escolha o raio desejado do atlas (o raio máximo é de 0,0009 m). Clique em OK. Em seguida, clique no botão Calcular calculadora de atlas na parte superior e clique no botão verde Reproduzir (‘Enviar Destinos’). No nó Square_Targeting, as imagens da grade serão coletadas e costuradas para formar um atlas. Aumente e diminua o zoom usando o menu suspenso e ajuste o contraste e o brilho. Use as barras de rolagem para se mover pela grade. Uma vez que o atlas é coletado, insira a abertura objetiva, se desejado. Se o microscópio tiver um filtro de energia, selecione um alvo de referência no centro de um quadrado quebrado, pressione o botão Reproduzir e prossiga com o alinhamento ZLP na subseção a seguir. Caso contrário, ignore a etapa de alinhamento ZLP. Alinhamento ZLPNas configurações do nó Align_ZLP, selecione estágio position para mover o destino de referência e selecione gerenciador predefinido como o movimentador. Desmarque o condicionador de bypass e pressione OK.NOTA: O alinhamento ZLP agora deve ser configurado para que o microscópio se mova periodicamente para o alvo de referência e execute a rotina de alinhamento ZLP da câmera. Tempos de realinhamento ZLP de 30 min e 60 min são tipicamente seguros para filtros de energia Gatan BioQuantum e TFS Selectris X, respectivamente. Esses valores variam dependendo das condições do filtro de energia, incluindo umidade consistente, temperatura consistente, isolamento de campo eletromagnético e isolamento de vibração. Configuração de segmentação de modelo de furoNo nó Square_Targeting, selecione vários destinos de aquisição e pressione Reproduzir. Nas configurações do nó Hole_Targeting, verifique se a opção Permitir verificação do usuário dos destinos selecionados e Aumentar a fila está marcada. Além disso, verifique Ignorar localizador de furos automatizado por enquanto. Clique em Aplicar e, em seguida, em OK. Na janela principal, use Ctrl-Shift-clique direito para remover todos os destinos. Selecione o cursor de aquisição e coloque os destinos. Selecione o cursor de foco e coloque um alvo de foco entre os destinos de aquisição. Clique em Reproduzir. Para a próxima imagem Hole_Targeting , desmarque a opção Ignorar localizador automático de furos nas configurações e clique em Aplicar e OK. Remova os destinos automáticos com Ctrl-Shift-clique com o botão direito do mouse. Selecione a ferramenta de régua e meça o diâmetro em um furo. Em Configurações do modelo, altere o diâmetro do modelo final para o diâmetro do furo medido. Não altere o diâmetro do modelo original. Clique em Testar. Se os picos brilhantes não estiverem no centro de cada buraco, aumente o Diâmetro Final do Modelo. Quando terminar, clique em OK. Nas configurações de Limite, escolha um valor para A que segmente os orifícios individualmente quando Testar for clicado. Clique em OK quando estiver satisfeito. Nas configurações de Blobs, insira os valores e clique em Testar. O valor de blobs Max é 1, portanto, apenas um blob aparece. Clique em OK. Em Configurações de rede, use a ferramenta de régua para medir a distância entre dois orifícios (centro a centro). Insira o valor em Espaçamento e clique em Testar. O único blob se transformará em um ponto de treliça. Clique em OK. Vá para as configurações de aquisição e otimize os alvos de aquisição usando limites de espessura de gelo e o botão Testar segmentação. Obtenha informações sobre a espessura do gelo passando o mouse sobre os pontos de treliça. Se os alvos de aquisição não forem satisfatórios, use a ferramenta de régua para medir a distância e o ângulo do ponto de rede até o local desejado para um alvo de aquisição. Exclua os pontos do Modelo de Destino de Aquisição anterior. Clique em Preenchimento automático, coloque 4 para o número de alvos e altere o raio e o ângulo para os valores medidos. Clique em OK. Marque Aplicar limite de espessura de gelo em alvos de aquisição com envolvimento de modelo. Quando estiver satisfeito com os pontos de rede e os limites de espessura de gelo, clique no botão Enviar destinos . Repita qualquer uma das etapas acima, conforme necessário, para cada quadrado selecionado. Envie toda a fila com o botão Enviar destinos em fila depois que todos os destinos quadrados forem enviados. Leginon começará a focar e criar imagens de cada conjunto de alvos. No nó Z_Focus, certifique-se de que a altura eucêntrica seja encontrada corretamente. Configuração de segmentação de modelo de exposiçãoNo nó Direcionamento de exposição, serão exibidas imagens de ampliação de orifício. Use Ctrl-Shift-clique com a tecla direita para remover os destinos automáticos. Meça o diâmetro de um furo com a ferramenta de régua. Nas configurações do modelo, insira o diâmetro no diâmetro do modelo final e clique em Testar. Um pico deve estar agora no centro de cada buraco. Ajuste os valores de diâmetro , se necessário. Nas configurações de Limite, ajuste o valor A até que a imagem de teste binarizada mostre áreas brancas somente onde os buracos estão localizados. Nas configurações de Blobs, clique em Testar. Um blob por furo segmentado deve aparecer. Aumente a Borda para remover os blobs das bordas da imagem, se desejado. Nas configurações de rede, clique em Testar. Ajuste os parâmetros até que todos os blobs tenham se transformado em pontos de rede. Clique em OK. Clique na ferramenta de régua e meça a distância entre dois pontos de treliça. Nas configurações de rede, altere Espaçamento para essa distância. Passe o mouse sobre cada ponto da rede para ver a intensidade média, a espessura média, a intensidade do desvio padrão e a espessura do desvio padrão. Anote as intensidades para cada ponto de rede e use-as para definir os parâmetros de espessura de gelo desejados nas configurações de aquisição. Meça a distância e o ângulo de um ponto de rede até o centro de 4 furos com a ferramenta de régua. Nas configurações de aquisição, exclua os destinos de foco atuais. Clique em Preenchimento Automático e altere o raio e o ângulo para os valores medidos. Clique em Testar segmentação, clique em OK e clique em Enviar destinos.NOTA: O Leginon encontrará o foco eucêntrico (nó Foco) e coletará exposições, que aparecerão no nó Exposição. Depois que todos os alvos forem fotografados, vá para o nó Exposure_Targeting para ver a próxima imagem do buraco. Nas configurações, desmarque Permitir para verificação do usuário dos destinos selecionados. Além disso, desmarque Queue up targets e Skip automated hole finder. Clique em OK e clique em Enviar destinos.NOTA: O Leginon coletará automaticamente imagens com base nas configurações definidas acima. Veja as imagens e metadados no Appion. As alterações podem ser feitas durante a coleta automatizada. Por exemplo, altere o intervalo de desfoco da coleção a qualquer momento editando a predefinição enn no Preset_Manager. Se a coleta precisar ser interrompida, encerre a fila clicando nos botões Anular e Anular Fila nos nós Furo e Exposição. Quando a coleção estiver concluída, vá para Aplicativo e clique em Matar, depois vá para Arquivo e clique em Sair. 2. Uso inteligente do Leginon Autoscreen Criar uma sessão Smart Leginon TemplateSiga as instruções na Seção 1 para iniciar o Leginon. Vá para Aplicativo e clique em Executar. Na janela Executar Aplicativo , selecione o Aplicativo de Ptolomeu (selecione Mostrar Tudo , se necessário). Defina principal para o computador Leginon e escopo e câmera para esse respectivo computador. No Preset_Manager, importe predefinições conforme descrito na etapa 1.2.3. Definir configurações de nó.Nas configurações do nó Square_Targeting, verifique se a opção Classificar destinos pelo caminho mais curto e Habilitar segmentação automática está marcada (Figura 1A suplementar). Nas configurações do nó quadrado, verifique se a opção Esperar que o nó processe a imagem esteja marcada. Adicione a predefinição Square à lista à direita no menu suspenso, se ainda não estiver lá. Em Configurações avançadas, verifique se essas aberturas são definidas durante a criação de imagens e se os valores das duas aberturas estão corretos (Figura 1B suplementar). Nas configurações do nó Hole_Targeting, marque Permitir a verificação do usuário dos destinos selecionados. Desmarque Queue up targets e Skip automated hole finder (Figura 2A suplementar). Na configuração do nó Hole, marque Esperar que um nó processe a imagem e a predefinição Hole está na lista à direita. Em Configurações avançadas, verifique se essas aberturas são definidas durante a criação de imagens e se os valores das duas aberturas estão corretos (Figura 2B suplementar). Nas configurações do nó Exposure_Targeting, marque Permitir para verificação do usuário dos destinos selecionados. Desmarque Queue up targets e Skip automated hole finder (Figura 3A suplementar). Nas configurações do nó Exposição, verifique se a opção Esperar que um nó processe a imagem esteja desmarcada, se a predefinição Exposição estiver listada à direita e, em Configurações avançadas, marque definir essas aberturas durante a criação de imagens e verifique se os valores das duas aberturas estão corretos (Figura 3B Suplementar). Nas configurações do nó Foco, verifique se a opção Esperar que um nó processe a imagem esteja desmarcada, a predefinição de foco automático esteja listada à direita e a precisão de foco automático desejada esteja definida como 4 x 10-6 m (Figura 4A Suplementar). Na Sequência de foco do nó Foco (ao lado do botão de configurações), habilite apenas duas etapas de foco automático de inclinação do feixe (Figura 4B,C suplementar). Nas configurações do nó Z_Focus, certifique-se de que a opção Esperar que um nó processe a imagem esteja desmarcada, que a predefinição Furo esteja listada à direita e que a precisão de foco automático desejada seja de 5 x 10-5 m (Figura Suplementar 5A). Na Sequência de foco do nó Z_Focus, habilite apenas duas etapas de inclinação do estágio de baixa ampliação (Figura Suplementar 5B,C). Determine a altura z da grelha conforme descrito no passo 1.2.4. Colete um atlas conforme descrito na etapa 1.2.10. Configure os parâmetros do localizador quadrado.Uma vez que o atlas tenha sido coletado, Ptolomeu localizará quadrados no nó Square_Targeting. Cada quadrado mostrará um círculo azul, chamado de blob. Ao passar o mouse sobre cada blob, Leginon informará seu tamanho conforme calculado por Ptolomeu. Anote as maiores e menores bolhas. Nas configurações Limite, altere o Intervalo de Filtro mínimo e máximo para incluir quadrados desejáveis e excluir quadrados indesejáveis. Clique no botão Localizar quadrados na barra de ferramentas superior. Ajuste o Intervalo de Filtros até Localizar Quadrados bem direcionados . Nas configurações de aquisição, escolha valores para o Número máximo de destinos e Número de grupo de destino a ser amostrado. Esses parâmetros definirão quantos quadrados e grupos de quadrados são direcionados. Quando estiver satisfeito com os parâmetros, clique no botão Reproduzir . Um exemplo de atlas após a configuração é mostrado na Figura 6 Suplementar. Configure os parâmetros do localizador de furos.No nó Hole_Targeting, use a ferramenta régua para medir o diâmetro de um furo. Nas configurações do modelo, insira o diâmetro no diâmetro do modelo final e clique em Testar. Ajuste o diâmetro até que todos os orifícios tenham picos brancos brilhantes no centro. Nas configurações de Limite, clique em Testar. Ajuste o valor A até que a imagem binarizada mostre áreas brancas somente onde os buracos estão localizados. Nas configurações de Blobs, opte por excluir destinos de borda usando a régua para determinar uma distância mínima da borda e inserir esse valor. Os blobs podem ser filtrados por seu tamanho, arredondamento e número desejado. Passe o mouse sobre os blobs para mostrar seus valores. Clique em Testar para inspecionar os valores atuais. Nas configurações de rede, insira o raio dos furos e o espaçamento entre os furos (use a ferramenta de medição) e, em seguida, clique no botão 42 para medir o valor de Intensidade de Referência de uma área de vácuo (furo vazio ou filme de suporte quebrado). Nas configurações de aquisição, marque Usar subconjunto dos destinos de aquisição e defina o valor Máximo de Amostra para um número pequeno, como 2. Defina uma ampla faixa de médias e desvios padrão da espessura do gelo (meça esses valores passando o mouse sobre os alvos). Clique em Testar segmentação para randomizar a seleção de destino com os valores acima. Clique no botão Reproduzir quando estiver satisfeito com todas as configurações. Leginon realizará Z_Focus de estágio e coletará o primeiro alvo. Uma imagem de exemplo após a configuração é mostrada na Figura 7 Suplementar. Configurar parâmetros de segmentação de exposição.Nas configurações de buraco, defina o Shell Script para o caminho de script hl_finding.sh na instalação de Ptolomeu. Defina a pontuação mínima a ser aceita como ≤0. Insira o raio dos orifícios (use a ferramenta de medição) e clique no botão 42 para medir o valor de Intensidade de Referência de uma área de vácuo (furo vazio ou filme de suporte quebrado). Clique em Testar para encontrar a rede de buracos. Nas configurações de aquisição, marque Usar subconjunto dos destinos de aquisição e defina o valor Máximo de amostra para um número pequeno, como 4, para coletar em um subconjunto de furos para triagem. Defina uma ampla faixa de médias e desvios padrão da espessura do gelo (meça esses valores passando o mouse sobre os alvos). Clique no botão Reproduzir quando estiver satisfeito com todas as configurações. O Leginon realizará o Foco eucêntrico e coletará imagens de alta ampliação, que podem ser vistas no nó Exposição . Uma imagem de exemplo após a configuração é mostrada na Figura Suplementar 8. Verifique a próxima imagem Exposure_Targeting para ver se as configurações acima ainda são suficientes. Quando estiver satisfeito, desmarque a opção Permitir para verificação do usuário de alvos selecionados nas configurações Segmentação por exposição e Segmentação por furo.Observação : triagem agora deve ser executado autônomo para a grade atual. Esta sessão será usada como a sessão de modelo para todas as grades. Quando a triagem da grade for concluída, clique em Arquivo > Sair para fechar o Leginon. Configurar o Smart Leginon AutoscreenEm uma janela de terminal, execute o autoscreen.py do Smart Leginon. Selecione gui, insira uma lista separada por vírgulas de slots de grade na tela, insira o nome completo do fluxo de trabalho, insira o nome da sessão do modelo para basear novas sessões (isso pode ser encontrado no visualizador de imagens do Appion) e insira o valor de altura z da sessão do modelo (Figura 9 Suplementar). Uma gui será aberta para permitir que se insira o nome da sessão para cada grade e selecione suas respectivas associações de projeto (Figura Suplementar 10).NOTA: O Smart Leginon Autoscreen agora usará as configurações de sessão do modelo para examinar automaticamente cada grade e alternar entre grades autônomas. Acompanhe durante a coleta em Leginon, Appion e no computador do microscópio, ou deixe o microscópio completamente desacompanhado.NOTA: Uma vez que todas as grades são rastreadas, Smart Leginon irá fechar as válvulas de coluna no microscópio.