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1.5 硅藻业余爱好者是贸易的专家

Frithjof很小的时候就对自然世界感兴趣,尤其是野花、昆虫和硅藻。他好奇的天性以及对电子和物理的迷恋只是他兴趣发展的一个前兆,正如一个简短的网页 [41] 中记载的那样,当他12岁时,他就有了一台维多利亚时代的鼓式显微镜。当时,他家住在一所房子里,地窖里有一英尺深的污水,作为一个对细菌充满好奇的小伙子,他采样了一些有气味的混合物,将其放在盖玻片上,然后将其固定在加拿大香脂中,他把载玻片带给他的家庭医生,他的家庭医生有一台蔡司显微镜,他在查看时发现存在螺旋藻。他的父亲向他介绍了显微镜,并为Frithjof提供了一个全新世界的窗口。

Frithjof善于表达、机智、博学、敏锐、自信,他将自己沉浸在任何适合他兴趣的知识中。由于对微观世界的迷恋,他对硅藻产生了浓厚的兴趣,他在光学显微镜、样品和载玻片制备以及显微摄影方面具有的能力是他多次反复试验的结果,在研究硅藻的过程中,他的决心和奉献精神使他不断取得成果。

Frithjof看到硅藻研究涉及很多方面,野外工作和收集水样只是开始(见图1.10),在显微镜下观察这些样本是一个相当大的考虑因素,Frithjof很快了解到处理样品和材料预处理之间的联系,以最大限度地减少硅藻的损坏或损失。无论是使用水样、云母碎片还是干燥材料,Frithjof都了解各种最合适的处理方案 [24]

图1.10 1982年Frithjof和一个学生在佛罗里达州取样

Frithjof制订了详细的装裱工艺规程,以达到最佳效果。他对制作和观看具有形态学意义的硅藻载玻片的指导非常明确。正如Frithjof会提醒我们的那样,“千万不要在载玻片上制备,一定要在盖玻片上制备,在载玻片上制备会导致图像质量严重下降” [42-43]

Frithjof在显微镜方面的专业知识是首屈一指的 [42-43,45] ,并且他对基本、正确使用光学显微镜的概念具有深刻的指导意义 [46] 。在与Paul Hamilton的电子邮件中,Frithjof甚至担心显微镜臂的位置(即面向或远离用户),因为这会影响如何读取载玻片位置刻度。他对不同物镜的成像质量进行了比较 [47-48] ,并且他一直对光学感兴趣 [47-49] ,包括衡量硅藻的硅化厚度以及镶嵌介质的折射率对图像分辨率的影响。Frithjof总结了显微镜光学的一些“重点”,包括相位对比 [50] 和差分干涉对比或诺马斯基棱镜 [50]

(1)通过观察物镜,检查你的显微镜是否有“无限校正”物镜,或者校正了160mm镜筒长的物镜,它要么提到“160”,要么给出无穷大符号。你不能将在这方面不同的物镜组合在一起。

(2)通常相衬物镜提供更好的对比度,但分辨率较低。

(3)平面目标与硅藻无关,它们给出边缘的平面图像,但硅藻通常只覆盖图像的中心。还有硅藻本身不是平的。

(4)超过数值孔径(NA)为1.0的冷凝器必须始终用浸渍油涂在载玻片上。这是凌乱和不方便的,所以90%的人都使用“干”冷凝器。在这种情况下,它的有效NA永远不会大于1.0,即使规范说它的NA为1.4。

(5)此外,对比度将随有效聚光器NA的增加而降低,低对比度硅藻的最佳选择是DIC,但这需要特殊的光学器件(物镜和聚光器),而且价格昂贵。

(6)如果你也能做扫描电镜,则不必追求尽可能高的分辨率。如果没有扫描电镜,许多硅藻属甚至无法识别。

(7)总而言之,除非你的工作旨在对困难且结构非常精细的分类群进行关键的分类分离,否则我会推荐一个好的现代NA为1.3目标。如果你追求极致,扫描电镜支持的数字图像相关技术(DIC)是最好的选择 [51]

Frithjof在理解显微镜光学和显微镜学方面非常有条理。照明是显微技术的一个重要因素,Frithjof认为环形倾斜照明是获得相位对比效果的一种方式 [44,50,52] 。Frithjof处于照明知识的最前沿,他测试了具有各种显微镜光学装置的发光二极管(LED)的实用性,并报道了自2004年以来的案例:

从那时起,出现了更合适的LED。我已经测试了一些1W(大约3.5V,0.3A)或更小的白色LED,它的发光面积约为3平方毫米。对于Köhler照明,如果显微镜聚光镜有一个大底透镜,这可能太小了;使用较小直径的Leitz聚光镜镜头,包括Heine,就足够了。但是,不必使用Köhler照明,临界照明就相当令人满意。在这种情况下,只需拧下顶部镜头,即可使用非常低的功率而不会出现任何问题。与文章中提到的相反,最高NA的物镜也可以毫无问题地使用。即使是小型LED与良好的收集器相结合,也太亮,无法在简单的明场中以全功率视觉使用,至于视场的不均匀照明,现在可以通过使用允许背景减法的图像处理软件来简单地补救 [53]

正确的光学元件和适当的照明使光学显微镜学家能够发展使用硅藻支架在分辨率极限下进行观察的技能。Frithjof精通这门手艺,正如他所说,显微镜用户会熟悉宽角斜纹藻或菱形肋缝藻之类的好听的名字,是因为它们已经成为检查镜片质量的标准测试对象,尤其是检查显微镜专业知识的质量 [34] ,以及硅藻通常用于测试物镜的质量,甚至更多用于测试显微镜学家的专业知识 [48]

作为他对显微镜的兴趣和能力的自然结果,Frithjof和Peter Höbel [54] 阐明了当材料不可用于扫描电镜时,使用紫外线或蓝光显微照相技术获得清晰的3D效果的技术 [54] 。Frithjof与Hamilton和Williams [55] 共同开发了另一种技术,可以在不考虑显微镜品牌的情况下在显微镜载玻片上定位标本,并且该技术避免了在标本周围进行标记或墨迹圈或购买England Finder的需要 [55-56] 。他利用自己的知识和创造性思维设计了清晰观察硅藻所需的设备、显微镜镜头 [46,57] 或照明器 [58] 。他热衷于技术改进,并将他积累的知识的精细细节应用于显微镜和载玻片制备技术,以进行示例性硅藻分类学研究。Frithjof认为,分类学谜题是他迎接科学侦探挑战的机会,因为在寻找谜题的过程中会遇到各种曲折 [36] 3PfdezIIqyA9AUUSujAoiw9c+4xfYXn7cJVfRX9nutPmgDezD9QwNkJQ1WOn42vz

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