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激光扫描共聚焦显微镜还能这么用! 众所周知,激光共聚焦显微镜主要的应用方向在观察活细胞结构及特定分子、离子的生物学变化,而在石笋这样的样品观察上使用激光扫描共聚焦显微镜,可以说脑洞大开了!让我们来看看原文,从Nikon A1激光扫描共聚焦显微镜使用者的角度看看,怎么把这个工具用活了! 激光扫描共聚焦显微镜在古气候纹层学的应用 第一作者:赵景耀 通讯作者:程 海 1984年第一台商业化的激光扫描共聚焦显微镜(Laser Scanning Confocal Microscope,简称 LSCM)出现,随之共聚焦显微镜技术成为了一个热点,并广泛应用在国内外生物和工业检测领域。现今,我们将LSCM首次应用于国内古气候纹层学研究。纹层学一直是古气候研究重要内容,特别是荧光微层在很多古气候载体中是重要的年代标尺和气候指标。2000年,Ribes等首次将LSCM应用于石笋荧光微层研究,发现LSCM分辨率可达1μm,因此,可适用于各种不同厚度的石笋年纹层;2008年,Orland等将LSCM与离子探针采样结合,首次发现了石笋δ18O的季节性信号,并表示以色列Soreq Cave单层δ18O季节波动可达2.15‰;2010年,Dasgupta等通过LSCM识别石笋纹层中的碎屑和粘土层,据此重建了美国明尼苏达州过去3000年极端暴雨事件,发现20世纪全球升温以来,其暴雨频率明显增加;2015年,Wendt利用LSCM,在巴西TBV Cave石笋纹层中发现了罕见的“双纹层”,且均出现在高生长速率的Heinrich事件期间,认为这与Heinrich期间,Intertropical Convergence Zone(ITCZ)南支南移所导致一年内存在2个雨季有关;2015年,Orland等再次将LSCM与离子探针技术应用于中国苦栗树洞石笋研究,发现全新世和B?lling-Aller?d暖期的夏季降水比例明显多于Younger Dryas时期。而目前,国内主要依赖于普通透射光和荧光显微镜,这一定程度上限制了国内古气候学研究。笔者在西安交通大学机械制造系统工程生物制造中心,利用购置的LSCM组件(图1a),观察石笋“年纹层”和砗磲“天纹层”,取得初步认识,以下分别就LSCM及其在古气候荧光微层方面的应用及注意事项作一简介。 图1 激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)组件(a)及其原理(b) 1.倒置荧光显微镜(Inverted fluorescence microscope);2.荧光探测器(Flurescence detector);3.激光发生器(Laser generator);4.LSCM总控制器(Main controller);5.扫描头(Head of laser scanner);6.明场及电动载物台开关(Switch of bright-field microscopy and electric stage);7..荧光光源开关(Switch of fluorescent source);8.电动载物台(Electric stage);9.LSCM连接电脑(Computer and Monitor) LSCM以激光为点光源,由照明针孔与探测针孔对被探测点的共轭关系(图1b),实现对被探测点所在焦面的逐点激发,逐点扫描,该技术称为共聚焦。与普通荧光显微镜一次性照明整个视野不同,LSCM通过逐点扫描探测,呈现标本荧光层的2维或3维图像(图2),因此其对不同焦点和焦面的辨析能力,是普通荧光显微镜所不能达到的。其中,图2a中3D切片z轴步进间距(即焦面间距)为3μm,当前仪器上限25nm(仪器型号:Nikon A1)。在LSCM标本纹层成像过程中,放置于探测器前的探测针孔(Pinhole)(图1b)起着关键作用,有效地阻挡了不同焦点带来的杂散光,只有被探测点所发射的荧光透过Pinhole,到达探测器形成图像,这对图像对比度和分辨率有重要影响(图2)。而且LSCM采用光电倍增技术,可将微弱荧光信号进一步放大。综上,利用LSCM可以真正地实现10μm级荧光纹层的清晰辨别,其分辨率和辨识度是普通荧光显微镜所不能实现的,在此基础我们可以观察并辨别10μm左右石笋“年纹层”(图2d)和3~5μm级别砗磲“天纹层”(图2e)。 图2 石笋荧光层3D切片拟合(a)、石笋荧光“年纹层”(b、c和d)和砗磲荧光“天纹层”(e) 所有图像在1024扫描分辨率下,利用波长为488-nm的蓝色激光作为激发光源激发,然后用荧光滤光片滤选发射波长为505~539nm绿色发射光,最终被检测器探测并扫描成像;图片(a)由LSCM连续拍摄31层平行荧光焦面拟合而成,3μm/层;石笋样品(a)和(c)取自湖北省犀牛洞,(b)取自南京葫芦洞,(d)取自吉林省琉璃洞;(e)砗磲取自中国南沙群岛永暑礁 不同于普通光学显微镜,通过制作极薄的显微镜[url=http://www.gengxu.cn]滤光片[/url](≤1mm)实现对于杂散光或荧光焦面的控制。LSCM装配倒置荧光显微镜直接对古气候标本切面观察,源于LSCM对不同焦面荧光信号的精准解析和辨别能力,对于石笋和砗磲等古气候标本,无需制作显微镜薄片,只需将样品切面抛光磨平,即可实现对抛光表面荧光微层和透光微层定焦高分辨率扫描。LSCM极大地简化标本处理,不仅能够更好地节约和保护标本,且能和其他分析(如稳定同位素分析)在同一样品上进行,有利于精细对照,对于古气候研究有重要意义。例如,最近Li等在其他方法精确定年困难的情况下,利用LSCM方法精确确定了近百年石花洞的石笋样品年代序列;对著名的南京葫芦洞样品的初步工作显示,将能够重建上个冰期精细到年的时间序列及气候变化的变率(图2b),而又不破坏极其珍贵的样品。 但是由于LSCM以激光作为光源,在镜下观察过程中发现,根据物镜倍数(10×、20×、40×、60×和100×)不同,导致激光聚光强度不同,会出现不同程度的荧光猝灭,对于常用倍数10×和20×,荧光猝灭微弱,肉眼无法识别,可忽略。但是在60×油镜及以上倍数,荧光猝灭快速,因此在使用过程中,要注意调焦与拍摄时间的平衡。另外,计算机对焦过程是纳米级对焦,在标本前期处理过程中,保证样品观察面平整,是快捷对焦、自动扫描和拼接大图的工作基础。对于目前使用的型号Nikon A1,由于LSCM电动载物台承重和规格限制,以及明场聚光器位置限制(图1a),要求古气候标本观察面≤6cm×6cm,厚度≤5cm,但可根据需要选择不同型号的载物台。最后,由于各种LSCM在许多研究机构和医学院都具备,且使用费用不高,因此进行该研究不必购置新设备。
条码扫描模组在外国已经使用很久了,现在已经发展到中国内部。这种技术的发明带来了更多的工作改革潮流。促进了自动化的步伐,大大简化人类工作流程,减少更多的脑力负担。扫描模组属于二次开发产品,兼备识别条码并加以扫描和解码的功能,然后还可以植入更多的应用行业的功能程序。外形构造小巧,高度集成材料,可以置入手机、平板电脑,打印机和一些医疗设备等各行各业的机械设备中。一般情况,条码扫描模组分为二大类,第一个就是激光扫描模组,第二个就是红光扫描模组。 现在对激光扫描模组进行分析下,激光扫描模组是通过辐射出一个激光光源点,然后按照激光发射的原理打成激光光线照遭条码上,在经过解码转化成为数字信号,加而给电脑读取信息。但是相对于红光扫描模组来说就比价精确点了。在强烈的阳光下,一般情况都是用激光扫描模组,因为红光不是红外线,就是单单的红色的光。阳光中可以算什么光线都有,会对红光扫描模组发射出来的LED灯光造成很大的影响,导致扫描的结果不准确。 如果在结构上来说呢,红光扫描模组要比激光扫描模组好一点而且价格实惠。激光扫描模组里面的结构是靠点胶固定的机械装置,因此就有很大的结构固定,易碎行,抗硬性就不是很好了。红光扫描模组里面就没有一些所谓的机械装置固定,所以耐用性比价好,但是总体来说,激光扫描模组的用途是比较多的,红光的就有很多局限性。看个人的用处所在. 本文出自 www.yuanjingda.com 转载请注明出处!
棱镜式激光扫描切割与载物台移动式激光扫描切割的区别