Orientation Determination in Single Particle X-ray Coherent Diffraction Imaging Experiments

Single particle diffraction imaging experiments at free-electron lasers (FEL) have a great potential for structure determination of reproducible biological specimens that can not be crystallized. One of the challenges in processing the data from such an experiment is to determine correct orientation of each diffraction pattern from samples randomly injected in the FEL beam. We propose an algorithm (see also O. Yefanov et al., Photon Science - HASYLAB Annual Report 2010) that can solve this problem and can be applied to samples from tens of nanometers to microns in size, measured with sub-nanometer resolution in the presence of noise. This is achieved by the simultaneous analysis of a large number of diffraction patterns corresponding to different orientations of the particles. The algorithms efficiency is demonstrated for two biological samples, an artificial protein structure without any symmetry and a virus with icosahedral symmetry. Both structures are few tens of nanometers in size and consist of more than 100 000 non-hydrogen atoms. More than 10 000 diffraction patterns with Poisson noise were simulated and analyzed for each structure. Our simulations indicate the possibility to achieve resolution of about 3.3 {\AA} at 3 {\AA} wavelength and incoming flux of 10^{12} photons per pulse focused to 100\times 100 nm^2.Comment: 23 pages, 10 figures, 40 reference

Hanbury Brown and Twiss interferometry at a free-electron laser

We present measurements of second- and higher-order intensity correlation functions (so-called Hanbury Brown and Twiss experiment) performed at the free-electron laser (FEL) FLASH in the non-linear regime of its operation. We demonstrate the high transverse coherence properties of the FEL beam with a degree of transverse coherence of about 80% and degeneracy parameter of the order 10^9 that makes it similar to laser sources. Intensity correlation measurements in spatial and frequency domain gave an estimate of the FEL average pulse duration of 50 fs. Our measurements of the higher-order correlation functions indicate that FEL radiation obeys Gaussian statistics, which is characteristic to chaotic sources.Comment: 19 pages, 6 figures, 1 table, 40 reference

Characterization of Spatial Coherence of Synchrotron Radiation with Non-Redundant Arrays of Apertures

We present a method to characterize the spatial coherence of soft X-ray radiation from a single diffraction pattern. The technique is based on scattering from non-redundant arrays (NRA) of slits and records the degree of spatial coherence at several relative separations from one to 15 microns, simultaneously. Using NRAs we measured the transverse coherence of the X-ray beam at the XUV X-ray beamline P04 of the PETRA III synchrotron storage ring as a function of different beam parameters. To verify the results obtained with the NRAs additional Young's double pinhole experiments were conducted and show good agreement.Comment: 15 pages, 6 figures, 2 tables, 42 reference

Revealing three-dimensional structure of individual colloidal crystal grain by coherent x-ray diffractive imaging

We present results of a coherent x-ray diffractive imaging experiment performed on a single colloidal crystal grain. The full three-dimensional (3D) reciprocal space map measured by an azimuthal rotational scan contained several orders of Bragg reflections together with the coherent interference signal between them. Applying the iterative phase retrieval approach, the 3D structure of the crystal grain was reconstructed and positions of individual colloidal particles were resolved. As a result, an exact stacking sequence of hexagonal close-packed layers including planar and linear defects were identified.Comment: 8 pages, 5 figure

УДОСКОНАЛЕННЯ ПОЛІТИКИ ФОРМУВАННЯ ТА ЕФЕКТИВНОГО ВИКОРИСТАННЯ ОБОРОТНИХ АКТИВІВ АГРАРНИХ ПІДПРИЄМСТВ

The theoretical preconditions and practical aspects of formation and efficient use of the current assets of the agricultural enterprises are considered in the article. It is established that the current practice of management of formation and use of the current assets in agriculture requires a substantial revision of the forms, methods, principles and tools of its implementation, ensuring a high level of profitability and financial stability. The composition and structure of the current assets of various branches of economy are analyzed. A sample survey of 362 large and medium-sized agricultural enterprises of Kharkiv region was carried out, the activity of which significantly affects the general indicators of the region as a whole.  In order to detect the influence of the share of the own current assets in the sources of their formation on the financial stability of its main indicators, the method of analytical grouping was applied. The tendency has been recorded according to which the tendency towards improvement of financial stability of the surveyed enterprises with increasing the share of the own current assets in the sources of formation is fixed. It is established that the complete abandonment of the borrowed and debt sources significantly reduces the indicators of maneuverability of equity and the own working capital, which requires optimization of the structure of their financing sources. The interrelation between the ratio of the current assets and fixed assets and the tendencies towards changing the efficiency of using the current assets of the agricultural enterprises of Kharkiv region in 2015 – 2016 depending on the depth of their specialization and the reduction of the turnover of the current assets with the growth of the share of the own current assets is investigated.The conceptual model of the policy of current assets management of an agricultural enterprise is proposed, which consists in the organic unity of the purposes, principles, methods, subsystems, and information provision of organizational and economic mechanism implementation to use the current assets effectively. It is substantiated that the proposed components of this mechanism are not exhaustive, and their implementation is not the last stage in the system of financial management of the agricultural enterprises, but only a part of the complex and multicomponent policy of current assets management.Рассмотрены теоретические предпосылки и практические аспекты формирования и эффективного использования оборотных активов аграрных предприятий. Установлено, что современная практика управления формированием и использованием оборотных активов в сельском хозяйстве требует существенного пересмотра форм, методов, принципов и инструментов его осуществления, обеспечивая высокий уровень рентабельности и финансовой устойчивости. Проанализированы состав и структура оборотных активов различных отраслей экономики. Проведено выборочное обследование деятельности 362 крупных и средних сельскохозяйственных предприятий Харьковской области, деятельность которых существенно влияет на общие показатели региона в целом. Для выявления влияния доли собственных оборотных средств в источниках их формирования на финансовую устойчивость по основным ее показателям применен метод аналитической группировки. Зафиксирована тенденция, при которой с увеличением доли собственных оборотных средств в источниках их формирования прослеживается тенденция к улучшению финансовой устойчивости обследованных предприятий. Установлено, что полный отказ от привлеченных и заемных источников значительно уменьшает показатели маневренности собственного капитала и собственных оборотных средств, что требует оптимизации структуры источников их финансирования. Исследована взаимосвязь между соотношением оборотных активов и основных средств и тенденциями эффективности использования оборотных средств аграрных предприятий Харьковской области за 2015—2016 гг. в зависимости от глубины их специализации. Доказано сокращение продолжительности оборота оборотных средств с ростом доли оборотных активов.Предложена концептуальная модель политики управления оборотными активами аграрного предприятия, которая заключается в органическом единстве целей, принципов, методов, подсистем, информационного обеспечения реализации организационно-экономического механизма эффективного использования оборотных активов. Обосновано, что предлагаемые составляющие этого механизма не исчерпывающие, а их реализация не является последним этапом в системе финансового менеджмента аграрных предприятий, а лишь частью сложной и многокомпонентной политики управления оборотными активами.Розглянуто теоретичні передумови і практичні аспекти формування й ефективного використання оборотних активів аграрних підприємств. Установлено, що сучасна практика управління формуванням і використанням оборотних активів у сільському господарстві потребує суттєвого перегляду форм, методів, принципів та інструментів його здійснення, забезпечуючи високий рівень рентабельності та фінансової стійкості. Проаналізовано склад і структуру оборотних активів різних галузей економіки. Проведено вибіркове обстеження  діяльності 362 великих і середніх сільськогосподарських підприємств Харківської області, діяльність яких суттєво впливає на загальні показники регіону в цілому. Для виявлення впливу частки власних оборотних засобів у джерелах їх формування на фінансову стійкість за основними її показниками застосовано метод аналітичного групування. Зафіксовано тенденцію, за якої зі збільшенням частки власних оборотних засобів у джерелах формування простежується тенденція до поліпшення фінансової стійкості обстежених підприємств. Установлено, що повна відмова від залучених і позикових джерел значно зменшує показники маневреності власного капіталу і власних оборотних коштів, що вимагає оптимізації структури джерел їх фінансування. Досліджено взаємозв`язок між співвідношенням оборотних активів та основних засобів і тенденціями до зміни ефективності використання оборотних засобів аграрних підприємств Харківської області за 2015–2016 рр. залежно від глибини  їх спеціалізації та доведено скорочення тривалості обороту оборотних засобів зі зростанням частки оборотних активів.Запропоновано концептуальну модель політики управління оборотними активами аграрного підприємства, яка полягає в органічній єдності цілей, принципів, методів, підсистем, інформаційного забезпечення реалізації організаційно-економічного механізму ефективного використання оборотних активів. Обґрунтовано, що пропоновані складові цього механізму не вичерпні, а їх реалізація не є останнім етапом у системі фінансового менеджменту аграрних підприємств, а лише частиною складної та багатокомпонентної політики управління оборотними активами

Serial protein crystallography in an electron microscope

Serial X-ray crystallography at free-electron lasers allows to solve biomolecular structures from sub-micron-sized crystals. However, beam time at these facilities is scarce, and involved sample delivery techniques are required. On the other hand, rotation electron diffraction (MicroED) has shown great potential as an alternative means for protein nano-crystallography. Here, we present a method for serial electron diffraction of protein nanocrystals combining the benefits of both approaches. In a scanning transmission electron microscope, crystals randomly dispersed on a sample grid are automatically mapped, and a diffraction pattern at fixed orientation is recorded from each at a high acquisition rate. Dose fractionation ensures minimal radiation damage effects. We demonstrate the method by solving the structure of granulovirus occlusion bodies and lysozyme to resolutions of 1.55 Å and 1.80 Å, respectively. Our method promises to provide rapid structure determination for many classes of materials with minimal sample consumption, using readily available instrumentation

Femtosecond x-ray diffraction from an aerosolized beam of protein nanocrystals

We demonstrate near-atomic-resolution Bragg diffraction from aerosolized single granulovirus crystals using an x-ray free-electron laser. The form of the aerosol injector is nearly identical to conventional liquid-microjet nozzles, but the x-ray-scattering background is reduced by several orders of magnitude by the use of helium carrier gas rather than liquid. This approach provides a route to study the weak diffuse or lattice-transform signal arising from small crystals. The high speed of the particles is particularly well suited to upcoming MHz-repetition-rate x-ray free-electron lasers

Bragg coherent x-ray diffractive imaging of a single indium phosphide nanowire

Three-dimensional (3D) Bragg coherent x-ray diffractive imaging (CXDI) with a nanofocused beam was applied to quantitatively map the internal strain field of a single indium phosphide nanowire. The quantitative values of the strain were obtained by pre-characterization of the beam profile with transmission ptychography on a test sample. Our measurements revealed the 3D strain distribution in a region of 150 nm below the catalyst Au particle. We observed a slight gradient of the strain in the range of ±0.6% along the [111] growth direction of the nanowire. We also determined the spatial resolution in our measurements to be about 10 nm in the direction perpendicular to the facets of the nanowire. The CXDI measurements were compared with the finite element method simulations and show a good agreement with our experimental results. The proposed approach can become an effective tool for in operando studies of the nanowires

New aerodynamic lens injector for single particle diffractive imaging

An aerodynamic lens injector was developed specifically for the needs of single-particle diffractive imaging experiments at free-electron lasers. Its design allows for quick changes of injector geometries and focusing properties in order to optimize injection for specific individual samples. Here, we present results of its first use at the FLASH free-electron-laser facility. Recorded diffraction patterns of polystyrene spheres are modeled using Mie scattering, which allowed for the characterization of the particle beam under diffractive-imaging conditions and yield good agreement with particle-trajectory simulations