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生物器材论坛留言板『难题求援』 → 激光扫描共聚焦显微镜在古气候纹层学的应用

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标题: 激光扫描共聚焦显微镜在古气候纹层学的应用
xx10086
帅哥哟,离线,有人找我吗?
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激光扫描共聚焦显微镜在古气候纹层学的应用
 
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,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。

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,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,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”http://www.gxoptics.com/2384.html

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2018-4-17 11:02:00
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