(二)金屬材料相變與腐蝕過程研究
在金屬材料相變研究中(如鋁合金時(shí)效相變),DSX1000 可追蹤不同時(shí)效時(shí)間下的析出相變化。將鋁合金樣品經(jīng)打磨、拋光、腐蝕處理后,選用 100X 物鏡、DIC 觀察方式,光源亮度調(diào)至 80%,關(guān)閉景深合成(高倍聚焦析出相細(xì)節(jié))。DIC 模式下,時(shí)效初期的 GP 區(qū)(原子聚集區(qū),尺寸≤10nm)會(huì)呈現(xiàn)微小亮斑,隨時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng),亮斑逐漸長(zhǎng)大為 θ' 相(尺寸 50-100nm),通過軟件 “粒徑分析" 工具可統(tǒng)計(jì)不同時(shí)效階段析出相的平均尺寸與分布密度,繪制析出相尺寸隨時(shí)間變化曲線,輔助確定最佳時(shí)效工藝參數(shù)。
金屬材料腐蝕過程研究中,以不銹鋼在鹽霧環(huán)境中的腐蝕為例,定期取出腐蝕樣品,選用 50X 物鏡、明場(chǎng)觀察方式,景深合成設(shè)為 10 層,光源亮度調(diào)至 75%。明場(chǎng)模式下可觀察腐蝕產(chǎn)物的形貌(如銹層呈紅褐色片狀或顆粒狀),通過 “面積測(cè)量" 統(tǒng)計(jì)腐蝕區(qū)域面積占比;切換至暗場(chǎng)觀察,腐蝕 pits(腐蝕坑,深度≥5μm)會(huì)呈現(xiàn)黑色凹陷,利用軟件 “高度分析" 功能(需提前校準(zhǔn) Z 軸)可估算腐蝕坑深度,對(duì)比不同腐蝕時(shí)間的坑深數(shù)據(jù),分析腐蝕速率與規(guī)律,為耐腐蝕材料研發(fā)提供參考。
二、生物樣本觀察中的應(yīng)用
(一)微生物形態(tài)與菌落結(jié)構(gòu)觀察
在微生物研究中,DSX1000 可觀察細(xì)菌、真菌的形態(tài)及菌落表面結(jié)構(gòu)。觀察細(xì)菌(如大腸桿菌,尺寸 0.5-1μm×2-3μm)時(shí),將細(xì)菌涂片經(jīng)革蘭氏染色后,選用 100X 物鏡(需搭配油鏡,進(jìn)階款可選配)、明場(chǎng)觀察方式,光源亮度調(diào)至 90%,關(guān)閉景深合成。明場(chǎng)模式下能清晰呈現(xiàn)細(xì)菌的桿狀形態(tài)及染色結(jié)果(革蘭氏陰性菌呈紅色,陽性菌呈紫色),通過 “計(jì)數(shù)分析" 工具可統(tǒng)計(jì)視野內(nèi)細(xì)菌數(shù)量,計(jì)算細(xì)菌濃度;若需觀察細(xì)菌鞭毛(直徑約 20nm,長(zhǎng)度 5-10μm),需采用特殊染色法(如銀染),切換至 200X 物鏡、暗場(chǎng)觀察,暗場(chǎng)模式下鞭毛會(huì)呈現(xiàn)亮白色絲狀,便于觀察鞭毛數(shù)量與分布,分析細(xì)菌運(yùn)動(dòng)能力。
真菌菌落(如酵母菌菌落,直徑 1-3mm)觀察中,選用 10X 物鏡、明場(chǎng)觀察方式,景深合成設(shè)為 20 層,光源亮度調(diào)至 60%。合成后的圖像能完整呈現(xiàn)菌落的整體形態(tài)(如圓形、邊緣光滑或鋸齒狀)及表面起伏(如扁平、凸起或褶皺);切換至 50X 物鏡、DIC 觀察,可聚焦菌落邊緣的菌絲結(jié)構(gòu)(直徑 2-10μm),DIC 模式下菌絲的分隔與分支情況清晰可見,通過 “長(zhǎng)度測(cè)量" 可測(cè)量菌絲直徑與分支間距,研究菌落生長(zhǎng)特性。
(二)動(dòng)植物組織切片觀察
動(dòng)植物組織切片觀察中,以植物葉片橫切切片(厚度 5-10μm)為例,選用 20X 物鏡、明場(chǎng)觀察方式,光源亮度調(diào)至 65%,景深合成設(shè)為 8 層。明場(chǎng)模式下可觀察葉片的表皮、柵欄組織、海綿組織等結(jié)構(gòu),柵欄組織細(xì)胞呈長(zhǎng)柱形排列緊密,海綿組織細(xì)胞呈不規(guī)則形且間隙較大,通過 “面積測(cè)量" 可統(tǒng)計(jì)柵欄組織與海綿組織的面積占比,分析植物光合作用能力與葉片結(jié)構(gòu)的關(guān)系;若需觀察葉片中的葉綠體(直徑 2-5μm),切換至 100X 物鏡、DIC 觀察,DIC 模式下葉綠體的類囊體結(jié)構(gòu)會(huì)呈現(xiàn)明暗交替的條紋,便于研究葉綠體形態(tài)變化。
動(dòng)物組織切片(如小鼠肝臟切片)觀察中,選用 50X 物鏡、明場(chǎng)觀察方式,光源亮度調(diào)至 70%,景深合成設(shè)為 12 層。明場(chǎng)模式下可觀察肝細(xì)胞的多邊形形態(tài)、細(xì)胞核(呈圓形,直徑 5-10μm)及肝血竇結(jié)構(gòu),通過 “計(jì)數(shù)分析" 可統(tǒng)計(jì)單位面積內(nèi)的肝細(xì)胞數(shù)量與細(xì)胞核數(shù)量,判斷肝臟組織的健康狀態(tài);若需觀察肝細(xì)胞內(nèi)的線粒體(直徑 0.5-1μm),需采用特殊染色(如詹納斯綠染色),切換至 100X 物鏡、暗場(chǎng)觀察,暗場(chǎng)模式下線粒體呈亮綠色顆粒狀,便于統(tǒng)計(jì)線粒體數(shù)量與分布,研究細(xì)胞能量代謝情況。
三、地質(zhì)與環(huán)境樣本分析中的應(yīng)用
(一)礦物顆粒鑒定與巖石結(jié)構(gòu)分析
地質(zhì)研究中,DSX1000 可用于礦物顆粒鑒定與巖石微觀結(jié)構(gòu)分析。觀察花崗巖薄片(厚度 30μm)時(shí),選用 20X 物鏡、明場(chǎng)觀察方式,光源亮度調(diào)至 60%,開啟偏振光功能(軟件 “光源設(shè)置"→“偏振光")。偏振光下不同礦物呈現(xiàn)不同消光現(xiàn)象:石英呈無色透明,長(zhǎng)石呈灰白色并具有聚片雙晶,云母呈褐色或綠色且有明顯解理,通過觀察礦物的顏色、形態(tài)與消光特性,可初步鑒定礦物種類;切換至 50X 物鏡、DIC 觀察,能清晰呈現(xiàn)礦物顆粒的邊界與嵌布關(guān)系,通過 “長(zhǎng)度測(cè)量" 可測(cè)量礦物顆粒的平均粒徑,統(tǒng)計(jì)不同礦物的含量占比,分析巖石形成環(huán)境。
礦物晶體生長(zhǎng)研究中,以實(shí)驗(yàn)室培育的方解石晶體(尺寸 1-5mm)為例,選用 10X 物鏡、明場(chǎng)觀察方式,景深合成設(shè)為 15 層,光源亮度調(diào)至 75%。合成后的圖像能完整呈現(xiàn)晶體的幾何形態(tài)(如菱形六面體)及表面生長(zhǎng)紋(寬度 0.1-0.5mm),通過 “角度測(cè)量" 可測(cè)量晶體晶面夾角(方解石主要晶面夾角約 101°),對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)晶面夾角數(shù)據(jù),判斷晶體生長(zhǎng)的完整性;切換至 50X 物鏡、暗場(chǎng)觀察,可觀察晶體表面的微小缺陷(如生長(zhǎng)臺(tái)階、雜質(zhì)包裹體),分析缺陷對(duì)晶體生長(zhǎng)的影響。
(二)環(huán)境污染物微觀分析
環(huán)境科學(xué)研究中,DSX1000 可分析大氣顆粒物、土壤微塑料等污染物的微觀形貌與成分關(guān)聯(lián)。大氣顆粒物(采集自城市工業(yè)區(qū),粒徑 0.1-10μm)觀察中,將顆粒物樣品轉(zhuǎn)移至導(dǎo)電載物片后,選用 100X 物鏡、暗場(chǎng)觀察方式,光源亮度調(diào)至 85%,關(guān)閉景深合成。暗場(chǎng)模式下顆粒物會(huì)呈現(xiàn)亮白色,不同形態(tài)的顆粒物(如球形、不規(guī)則形、鏈狀)清晰可辨,球形顆粒物多為工業(yè)排放的燃煤飛灰或汽車尾氣顆粒,不規(guī)則形可能為揚(yáng)塵顆粒,通過 “計(jì)數(shù)分析" 可統(tǒng)計(jì)不同形態(tài)顆粒物的占比,結(jié)合顆粒物來源分析;若需初步判斷顆粒物成分,切換至 DIC 觀察,含金屬元素的顆粒物(如鐵氧化物顆粒)會(huì)呈現(xiàn)特定的明暗紋理,為后續(xù)能譜分析(需搭配能譜儀附件)提供前期篩選依據(jù)。
土壤微塑料(粒徑 0.1-5mm)分析中,從農(nóng)田土壤中提取微塑料樣品,選用 20X 物鏡、明場(chǎng)觀察方式,景深合成設(shè)為 12 層,光源亮度調(diào)至 70%。明場(chǎng)模式下可觀察微塑料的形態(tài)(如纖維狀、碎片狀、薄膜狀),纖維狀微塑料多來自農(nóng)用地膜或紡織廢棄物,碎片狀可能來自塑料包裝降解產(chǎn)物,通過 “長(zhǎng)度測(cè)量" 可統(tǒng)計(jì)微塑料的尺寸分布;切換至 DIC 觀察,可觀察微塑料表面的降解痕跡(如孔洞、裂紋),通過 “面積測(cè)量" 統(tǒng)計(jì)降解區(qū)域面積,分析土壤環(huán)境對(duì)微塑料降解的影響,為微塑料污染治理提供數(shù)據(jù)支持。
四、科研場(chǎng)景的參數(shù)調(diào)整與數(shù)據(jù)處理要點(diǎn)
(一)參數(shù)調(diào)整特殊要求
科研場(chǎng)景中,需根據(jù)樣本的特殊性調(diào)整參數(shù):生物樣本(如活體細(xì)胞)需避免強(qiáng)光長(zhǎng)時(shí)間照射,光源亮度宜控制在 50%-60%,觀察時(shí)間不超過 30 分鐘,防止樣本脫水或損傷;透明地質(zhì)薄片觀察需開啟偏振光功能,且需調(diào)整偏振片角度(0°-90°),找到最佳對(duì)比度角度;微小顆粒(如納米材料,尺寸 10-100nm)觀察需選用 200X 高倍物鏡,搭配暗場(chǎng)觀察方式,同時(shí)降低光源亮度至 70%-80%,避免顆粒反光過強(qiáng)導(dǎo)致細(xì)節(jié)丟失。
(二)數(shù)據(jù)處理與成果輸出
科研數(shù)據(jù)處理需注重重復(fù)性與可追溯性:每次實(shí)驗(yàn)需采集 3-5 個(gè)平行樣本的圖像,每個(gè)樣本選取 5-10 個(gè)不同視野測(cè)量,取平均值作為最終數(shù)據(jù),減少偶然誤差;軟件 “數(shù)據(jù)導(dǎo)出" 功能支持將測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)出為 Excel 格式,便于后續(xù)用 Origin、SPSS 等軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與圖表繪制;科研論文配圖需選擇高分辨率圖像(1600×1200 像素),通過軟件 “圖像編輯" 功能調(diào)整亮度、對(duì)比度,添加比例尺(如 10μm、1μm),確保圖像符合期刊發(fā)表規(guī)范。
通過在材料科學(xué)、生物研究、地質(zhì)環(huán)境等科研領(lǐng)域的應(yīng)用,DSX1000 憑借高分辨率、超景深及靈活的觀察方式,為科研人員提供了微觀世界的清晰視角,助力科研實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與成果產(chǎn)出。奧林巴斯超景深數(shù)碼顯微鏡在科研領(lǐng)域探索