【摘要】 用于共聚焦激光扫描显微镜和扫描电子显微镜分析的切片首先在真空浸渍单元中用与荧光染料1混合的环氧树脂浸渍，以增加树脂的荧光。

尽管共焦显微镜的基本概念是在20世纪50年代中期由马文·明斯基提出的，但共焦显微镜的广泛使用直到20世纪80年代末才开始，当时出现了第一批商业仪器。由于20世纪90年代光学和电子技术的进一步发展，提供了更稳定、更强大的激光器、高效扫描镜、光纤、更好的介电涂层和探测器，共焦激光扫描显微镜（CLSM）已成为生物学和医学中一种重要而宝贵的工具。纸张技术的研究部分涵盖了材料的表征，而建筑材料的表征仍相对未被探索，木材科学、水泥基材料和聚合物涂层领域的一些研究除外。

 

CLSM的基本原理是检测来自样品中点位置的激发光，该激发光与激光系统和检测器的两个针孔孔径共聚焦。空间滤波技术可以消除失焦光或眩光，从而提供具有良好分辨率的高质量图像。CLSM系统中光路的示意图如图1所示。激光发射的光通过扫描镜投射到样本中。从激光扫描的样本上的点发射的二次荧光通过物镜返回到分束器（双色镜），并作为共焦点聚焦在检测器针孔孔径处。相同的光圈会丢弃由未聚焦的平面反射或发出荧光的光线。

 

图1 激光扫描共聚焦显微镜中光学路径的示意图

 

从两个钙质大理石中提取的三个样本，被称为容易发生水热退化的材料，如外墙板的弯曲，准备用CLSM系统进行检查。样品A和样品B是在人工老化之前（样品A）和之后（样品B）已知来源的相同钙质大理石的样品，而样品C是从斯洛文尼亚卢布尔雅那的一座建筑的分离覆面板上取下的。

 

Mauko等人[1]提出在暴露于自然环境约15年后，包层中几乎所有面板都表现出严重的弯曲。根据弯曲电位的测定方法，从实验室人工老化的面板上取符号为“B”的样品。NT Build 499[13]中描述了确定弯曲潜力的基本程序，而欧洲项目TEAM——大理石和石灰石的测试和评估中制定了进一步的程序。在20–80°C范围内进行50次加热和冷却循环后，面板显示出最大4.482 mm/m的弯曲。

 

用于共聚焦激光扫描显微镜和扫描电子显微镜分析的切片首先在真空浸渍单元中用与荧光染料1混合的环氧树脂浸渍，以增加树脂的荧光。荧光素是共焦显微镜中最常用的荧光染料之一，因为它的最大吸收波长为495nm，与Ar离子激光产生的488nm谱线非常吻合。然后用Ni金刚石垫（70μm）和油基悬浮液干燥和抛光浸渍的部分，然后依次用不同垫和15、6和3μm的油基金刚石悬浮液的组合进行抛光。

 

用共聚焦显微镜检查抛光切片。用平面复消色差物镜（分别放大10倍和20倍，0.45和0.75 NA）使用488nm Ar离子激光激发获得荧光图像。使用仪器软件捕获并以BMP格式导出的光学切片（651.5×651.5×2µm3），然后使用免费提供的图像分析（IA）软件image J[2]进行孔隙率和方位测量。BMP文件被转换为8位图像。阈值设置有两种方式：a）使用自动设置阈值，b）使用手动阈值。对于手动阈值化，SEM图像（图2）用于支持更精确地定义单个CLSM光学切片中的裂纹厚度。

 

图2 从老化大理石（样品B）上拍摄的SEM显微照片显示了密集的晶间裂纹网

 

[1] Mauko A, Mladenovič A, Brundin JA, Mirtič B. Deterioration of ventilated stone facades with special emphasis on bowing phenomena — field examples from Slovenia. Proceedings of Third Croatian Geological Congress. Opatija, Croatia, September 29–October 1; 2005.

[2] Rasband W. ImageJ — version 1.36. index.html. Last visited on December, 12 2008.

 

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