[發明專利]一種基于光干涉技術的葉片表面微結構快速測量方法

在審

• 申請號: 201510852183.4
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN105628704A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 李青林;毛罕平;左志宇;倪紀恒;孫俊;張曉東
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 江蘇縱聯律師事務所 32253
• 代理人: 蔡棟

技術領域

本發明涉及一種植物生理領域，具體涉及一種葉片表面微結構快速測量技術。

背景技術

植物營養學的研究已經證明，葉片作為植物的營養器官，其生長發育狀態直接受 養分供給的影響。營養水平變化影響植物正常代謝活動，引起植物葉片表面氣孔、絨毛、維 管束等微結構形態和密度的變化。因此，獲取葉片表面的微結構特征對于作物養分診斷和 科學研究具有重要的意義。

葉片表面微結構內活性物質、霉、蛋白質等的變化，造成葉片組織細胞形態、細胞 排列以及細胞內含物等一系列微觀結構信息變化，當這些微觀變化積累到一定程度才會最 終引起葉片顏色、大小等宏觀特征的變化。因此，可以通過觀測葉片表面微觀結構特征變 化，對作物的養分水平進行早期診斷。目前常用的方法是掃描電鏡方法獲取葉片表面微結 構，該方法前處理復雜，處理周期長，不能實時了解作物的養分情況。本發明試圖提供一種 葉片表面微結構快速測量方法。

現有物體表面微結構檢測方法主要有：掃描電子顯微鏡(SEM)成像法，原子力顯微 成像法以及光干涉成像法等。

對于葉片表面微結構的研究方法目前主要是掃描電鏡(SEM)成像法，掃描電子顯 微鏡是將電子束在樣品上進行動態掃描時，將樣品上帶有形態和結構信息的二次電子逐點 逐行地轟擊出表面，經檢測器處理后再屏幕上顯示樣品表面的高分辨形貌圖像。因為植物 葉片含水分較多，且導電性差，因此在成像之前需要進行干燥、噴金等處理，前處理復雜，處 理周期長。

原子力顯微鏡(atomicforcemicroscopy，AFM)的核心結構時一個對力非常敏感 的微懸臂，其尖端有一個微小的探針。當探針靠近樣品表面時，探針尖端的原子與樣品表面 的原子之間產生極其微弱的作用力，從而使微懸臂彎曲。探測器將微懸臂的形變信號轉換 成光電信號進行放大，就可以得到原子之間力的微弱變化信號，獲得作用力的分布信息，從 而以納米級分辨率獲得作用力分布信息，從而以納米級分辨率獲得表面形貌結構。大多數 植物葉片表面都分布有絨毛，絨毛的高度和直經一般從幾微米到幾十微米，有的葉片表面 絨毛高度可以達到幾百微米，尺寸遠遠大于掃描探針，若對葉片表面進行掃描，會造成探針 折斷等問題，因此不適合用該方法進行葉片表面結構的測量。

光干涉測量，是一種利用光干涉原理測量光程差從而測定被測對象表面微結構的 方法。兩束相干光間光程差的任何變化會非常靈敏地導致干涉條紋的移動，而某一束光的 光程變化是由它通過的幾何路程的變化引起，所以干涉條紋的移動變化可測量幾何長度的 微小該變量。該方法具有非接觸測量、快速、高精度，在表面微結構測量方面應用廣泛，目前 該方法主要用于材料表面和機械加工表面的測量中。但未見借助該方法測量葉片表面微結 構的研究報道。

現有的葉片表面微結構測量方法存在前處理復雜、處理周期長的問題。本方法采 用光干涉技術對葉片表面進行成像和三維形態的表征，無需任何前處理，解決了目前測量 方法前處理復雜，處理周期長的問題。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于光干涉技術的葉片表面微結構快速測量方法，以實 現快速、簡單地采集葉片表面氣孔、絨毛等微結構特征；并對微結構特征進行表征。為了解 決以上技術問題，本發明采用的具體技術方案如下：

一種基于光干涉技術的植物葉片表面微結構快速測量方法，其特征在于包括以下 步驟：

步驟一，取樣并固定：避開主脈切取葉片組織得葉片樣本，葉片樣本大小為2cm* 2cm，并對葉片樣本用濃度為4％的戊二醛固定液進行固定；所述的固定為將葉片放到溶液 里面，保持其細胞器形態；

步驟二，將所述葉片樣本水平置于載玻片上；

步驟三：將載有葉片樣本的載玻片放置于載物臺上，使載玻片底面緊貼載物臺上 表面；使葉片樣本位于鏡頭正下方；

步驟四：采用LED光源對所述葉片樣本進行照明；

步驟五：利用光學成像系統，對待測區的葉片樣本表面進行成像，根據葉片樣本的 不同微結構特征，確定不同結構觀察時的掃描距離；

步驟六：確定葉片樣本表面微結構的測量基準，獲取測量系統測量能評價黃瓜葉 片樣本表面各微結構的主要參數，包括幾何形態參數、高度參數、剖面參數、體積參數。

所述步驟二具體為：將葉片樣本正面朝下，使葉片樣本緊貼于25.4mm×76.2mm載 玻片，并處于水平。