Un nuovo flusso di lavoro per il campionamento e la digitalizzazione dei nuclei di incremento

Porta GSCI supporti del nucleo sono (per impostazione predefinita) stampati a una lunghezza di 35 cm, che corrisponde quasi alla dimensione massima di stampa della stampante 3D utilizzata (Original Prusa XL, volume di costruzione 36 cm × 36 cm × 36 cm). Nel caso in cui vengano presi nuclei più lunghi, il supporto può essere esteso con supporti aggiuntivi collegandoli con piccoli pezzi di collegamento attraverso le rientranze presenti su entrambe le estremità di tutti i supporti (Figura 2A). Quando si lavora sul campo, il tempo necessario per riporre le anime direttamente nel supporto è paragonabile a quello di metterle semplicemente in una cannuccia o in un altro materiale di imballaggio. Sebbene sia necessario rispettare la direzione della fibra di ciascun nucleo prima di premere il nucleo nel supporto (Figura 2), questo tempo aggiuntivo è solo di pochi secondi e può essere supportato utilizzando una lente. Nella nostra esperienza, il tempo extra necessario (se presente) ammonta a circa 1 minuto per 10 core. Questo minimo tempo extra si riferisce anche ai nuclei rotti. Invece di prendere le anime rotte pezzo per pezzo in una cannuccia, questi pezzi vengono semplicemente posizionati nel supporto uno dopo l’altro e pressati. Per garantire il trasporto sicuro delle anime sul campo e in laboratorio, abbiamo progettato e stampato una speciale scatola di trasporto per i supporti, compresi i nuclei (Figura 3). I supporti possono essere semplicemente posizionati nella scatola dove sono stabilizzati da piccoli rigonfiamenti che si adattano esattamente alle rientranze su entrambe le estremità dei supporti. La scatola può quindi essere chiusa da un coperchio che viene inserito nelle scanalature laterali della scatola. Il vero vantaggio del nuovo supporto diventa evidente in laboratorio. Invece di estrarre le anime dalla cannuccia (o da altri contenitori), preparare supporti di legno con indizio, fissare le anime sul supporto, trasferire l’etichetta sul nuovo supporto e attendere almeno alcune ore fino a quando la colla è asciutta e stabile per un’ulteriore lavorazione, le anime nel supporto possono essere fissate direttamente (i) in un microtomo per tagliare una superficie liscia o (ii) possono essere levigate direttamente con una levigatura macchina senza bisogno di ulteriori processi di preparazione. L’eliminazione della necessità di trasferire le etichette su eventuali nuovi supporti evita soprattutto possibili errori di trasmissione. Poiché i supporti possono essere progettati per qualsiasi diametro del nucleo, non importa se sono necessari per nuclei “standard” da 5 mm o nuclei da 10 mm o 12 mm, poiché vengono utilizzati, ad esempio, per analisi isotopiche o altre analisi chimiche. Per quanto riguarda le analisi isotopiche o chimiche, il vantaggio del supporto è che i nuclei vengono fissati senza la necessità di colla o di un mezzo di fissaggio. In questo modo, le carote non sono contaminate e possono essere facilmente rimosse dal supporto per analisi più specifiche. Inoltre, per quanto riguarda le analisi anatomiche del legno, la possibilità di rimuovere facilmente le anime dal supporto consente una semplice manipolazione delle anime per la preparazione delle micro sezioni. La possibilità opzionale di incorporare nuclei fissati nel supporto consente di stabilizzare le strutture sensibili, poiché le celle con pareti cellulari sottili tendono a rompersi durante il taglio. Stabilizzare il nucleo incorporandolo nella paraffina è, in molti casi, più efficiente della semplice aggiunta di una soluzione di amido di mais. Un altro vantaggio si presenta anche quando le carote devono essere conservate per eventuali ispezioni o rianalisi successive. I supporti possono essere collocati in rack appositamente progettati (Figura 4) e anche stampati utilizzando una stampante 3D paragonabile allo stoccaggio nella scatola di trasporto. I supporti GSC con le anime vengono posizionati nella rastrelliera così come sono e possono quindi essere conservati in qualsiasi luogo. La larghezza dei rack, ovvero il numero di anime che possono essere fissate in un singolo rack, dipende dallo spazio disponibile su uno scaffale o su un magazzino. I modelli di rack possono essere adattati a qualsiasi esigenza specifica e stampati di conseguenza. Digitalizzazione delle superfici del nucleo o del discoIl sistema di acquisizione delle immagini, sviluppato presso il WSL (Figura 5), consente di digitalizzare gli anelli degli alberi (acquisizione automatizzata delle immagini) per creare immagini ad alta risoluzione di nuclei o dischi di incremento per supportare una misurazione digitale della larghezza dell’anello in modo efficiente in termini di tempo. Il sistema è costituito da una piastra fissata su un’asta filettata che sposta il campione al di sotto dell’obiettivo (Sony FE 90 mm f/2.8 Macro) di una fotocamera da 61 MP (Sony Alpha 7R IV) in passi predefiniti compresi tra 0,1 e 1 cm. Le immagini vengono scattate utilizzando il sistema di messa a fuoco automatica della fotocamera per garantire la messa a fuoco delle singole immagini. La risoluzione della fotocamera consente una risoluzione reale di ogni immagine di 6500 dpi testata utilizzando un target di risoluzione SilverFast (USAF 1951). Questo potrebbe sembrare un po’ basso rispetto alla risoluzione ufficiale di uno scanner piano con una risoluzione specificata di 4800 dpi. Tuttavia, quando si testano le immagini dello stesso target scattate con uno scanner Epson XL utilizzando la risoluzione di 4800 dpi, le immagini risultanti hanno mostrato una risoluzione reale di soli 1825 dpi (Figura 6). L’alta risoluzione delle immagini consente una visione chiara delle singole celle e, per questo, una chiara definizione dei confini dell’anello catturati nelle immagini (Figura 7). Se la superficie delle anime o dei dischi utilizzati è ben preparata, non è necessario tornare al campione originale per controllare nuovamente la struttura. Dopo aver unito le singole immagini, le immagini principali risultanti possono essere analizzate utilizzando il software di analisi preferito. Il sistema di acquisizione delle immagini consente inoltre di acquisire immagini da micro sezioni fino a una lunghezza di 40 cm utilizzando la luce trasmessa. Questa caratteristica è interessante, ad esempio, per le applicazioni dendrogeomorfiche per identificare l’insorgenza del legno di reazione o altre caratteristiche specifiche nelle micro sezioni di intere carote di alberi (Figura 8). Figura 1: Scansione delle immagini del mulino Larix decidua . Gli anelli degli alberi scansionati a diverse risoluzioni utilizzando uno scanner piano. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. Figura 2: Vista schematica del supporto GSC. (A) L’apertura alle due estremità del supporto consente di collegare due supporti con un piccolo palo per fissare nuclei più lunghi. Le frecce verdi indicano la direzione della pressione quando il supporto è fissato nel microtomo del nucleo. Sinistra: le frecce bianche indicano le aperture che consentono la circolazione dell’aria o del liquido (per l’inclusione). A destra: il supporto GSC con un’anima premuta. (B) La direzione della fibra del nucleo deve essere verticale. (C) La linea bianca indica la superficie di taglio del nucleo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. Figura 3: Scatola di trasporto per immagazzinare e trasportare il supporto GSC con le anime sul campo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. Figura 4: Frame di archiviazione in cui posizionare i titolari GSC per l’archiviazione finale in un archivio. I fotogrammi possono essere impilati per risparmiare spazio. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. Figura 5: Il sistema di acquisizione delle immagini sviluppato presso WSL. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. Figura 6: Confronto della risoluzione dell’immagine tra uno scanner piano e il sistema di acquisizione delle immagini. (A) Obiettivo di risoluzione SilverFast (USAF 1951). (B) Immagine acquisita con uno scanner piano con una risoluzione specificata di 4800 dpi (interpolata) e rispettivi ingrandimenti delle sezioni di seguito. (C) Immagine scattata con il sistema di acquisizione delle immagini e rispettivi ingrandimenti delle sezioni di seguito. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. Figura 7: Immagine composita di un Larix decidua Mill. Incremento del nucleo (immagine in alto) e rispettivi ingrandimenti di sezione in basso. Le singole immagini del composito sono state scattate con il sistema di acquisizione delle immagini. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. Figura 8: Immagine composita di una micro sezione di un intero nucleo di incremento (Larix decidua Mill.) e rispettivo allargamento della sezione. Sono state scattate singole immagini del composito con il sistema di acquisizione delle immagini (luce trasmessa). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.