فحص البقعة الضوئية: طريقة للتحقيق في سلوك ذبابة الفاكهة الضوئية

الملخص

المصدر: Sun ، Y. ، et al. الفحص القائم على البقعة الخفيفة لتحليل ذبابة الفاكهة اليرقات الضوئية. J. Vis. Exp. (2019).

ذبابة الفاكهة حساسة للضوء وتستجيب للتغيرات في الضوء المحيط. يصف هذا الفيديو فحصا يختبر قدرتهم على تجنب الضوء ، ويسمى مقايسة بقعة الضوء. يوضح البروتوكول المميز كيفية إعداد الاختبار باستخدام مصباح LED للضوء الأزرق ويوضح كيفية تسجيل سلوك استجابة لمواجهة الضوء.

البروتوكول

نص البروتوكول هذا هو مقتطف من Sun et al. ، الفحص المستند إلى بقعة الضوء لتحليل ذبابة الفاكهة اليرقات الضوئية ، J. Vis. Exp.(2019).

< p class = "jove_title" >1. إعداد نظام التصوير

1. قم بتثبيت كاميرا ويب عالية الدقة بمشبك حديدي ، على ارتفاع حوالي 10 سم فوق بقعة الضوء على سطح المكتب (<فئة قوية = "xfig" >الشكل 1).
2. اضبط اتجاه عدسة الكاميرا نحو سطح المكتب. قم بتوصيل الكاميرا بجهاز كمبيوتر من خلال واجهة USB.
3. ضع لوحة أجار على سطح المكتب أسفل الكاميرا مباشرة.
4. افتح برنامج "Amcap9.22" على الكمبيوتر الذي يعمل بنظام التشغيل Windows 7 ، وستظهر بقعة الضوء تلقائيا في نافذة AMcap. حرك الكاميرا قليلا إلى اليسار أو اليمين للتأكد من أن بقعة الضوء قريبة من مركز النافذة. تأكد من أن الكاميرا لا تحجب مسار الضوء. يجب أن تكون بقعة الضوء كاملة ومستديرة.
   <فئة قوية = "ملاحظة">ملاحظة: يمكن العثور على البرنامج على http://amcap.en.softonic.com/.
5. قم بإصلاح مرشح تمرير النطاق 850 نانومتر ± 3 نانومتر بمشبك عند 5-7 مم أسفل الكاميرا مباشرة.
   <فئة قوية = "ملاحظة">ملاحظة: يبلغ قطر الفلتر حوالي 2.5 سم ، ويبلغ قطر عدسة الكاميرا أقل من 1 سم ، لذلك يمكن للمرشح تغطية المجال البصري للكاميرا. مع وجود الفلتر الموجود أسفل الكاميرا ، يجب عدم رؤية بقعة الضوء في نافذة AMcap.
6. ضع ثلاثة مصابيح LED مولدة للأشعة تحت الحمراء (الطول الموجي المركزي = 850 نانومتر) بالتساوي حول لوحة الأجار. يجب أن يكون كل مصباح LED على بعد حوالي 5 سم من حافة لوحة الأجار ، ويجب أن يكون وجه عدسة LED بزاوية 70 درجة لأسفل باتجاه لوحة الأجار. قم بتوصيل مصابيح LED بالطاقة من خلال محول التيار المتردد إلى التيار المستمر.
   <فئة قوية = "ملاحظة">ملاحظة: من الأفضل إصلاح مواضع وزوايا مصابيح LED لضوء الأشعة تحت الحمراء لضمان اتساق سطوع المجال في التجارب التجريبية المختلفة وتسهيل معالجة الفيديو لاحقا.
7. ضع لوحة سوداء بين الكمبيوتر والجهاز. اضبط سطوع شاشة الكمبيوتر لمنع ضوء شاشة الكمبيوتر من التأثير على التجربة.
   <فئة قوية = "ملاحظة">ملاحظة: حافظ على البيئة مظلمة عند قياس الطول الموجي أو شدة الضوء.

2. تحديد معلمات التصوير

1. في قائمة برنامج AMcap ، اختر خيارات | جهاز الفيديو | التقط التنسيق ، واضبط حجم البكسل للفيديو الملتقط على 800 × 600 ومعدل الإطارات على 60 إطارا في الثانية.
2. قم بإزالة الفلتر من أسفل الكاميرا ، ضع مسطرة أسفل الكاميرا واضبط تركيز الكاميرا لجعل خط المقياس واضحا وموازيا لعرض مجال رؤية الفيديو.
3. انقر فوق الالتقاط | الإعداد | التقاط الفيديو لتحديد مسار الحفظ ، انقر فوق بدء التسجيل ، وسجل المسافة الفعلية المقابلة ل 600 بكسل ، واحسب نسبة كل بكسل إلى المسافة الفعلية.

< p class = "jove_title" >3. تسجيل فيديو لسلوك تجنب الضوء

1. الحفاظ على درجة حرارة 25.5 درجة مئوية خلال جميع التجارب. تحكم في درجة حرارة الغرفة باستخدام مكيف الهواء إذا لزم الأمر. حافظ على الرطوبة باستمرار عند 60٪ باستخدام جهاز ترطيب.
2. التقط مقطع فيديو قصيرا لموضع بقعة الضوء المسمى "lightarea1". بعد ذلك ، حرك مرشح 850 نانومتر ± 3 نانومتر للخلف لتغطية عدسة الكاميرا.
   <فئة قوية = "ملاحظة">ملاحظة: عند تسجيل سلوك اليرقات ، يتم تغطية عدسة الكاميرا بمرشح 850 نانومتر ± 3 نانومتر بحيث لا تظهر بقعة الضوء في الفيديو. يمكن إعادة بناء بقعة الضوء في مقاطع الفيديو مع اليرقات لاحقا باستخدام Matlab. لا تغير موضع الكاميرا، وتجنب تغيير نسبة كل بكسل إلى المسافة الفعلية المقاسة في الخطوة 2.3.
3. قم بتشغيل ضوء (أي ضوء الغرفة) بعيدا عن الجهاز التجريبي. اخفض الضوء إلى أدنى مستوى ممكن ، طالما يمكن رؤية اليرقات بوضوح بالعينين. أخرج اليرقات من وسط الاستزراع بملعقة ، واختر يرقة الطور الثالث برفق ، واغسلها نظيفة بالماء المقطر. احرص على غسل اليرقة واحدة تلو الأخرى لتجنب التدخل من الجوع. تتطلب تجربة واحدة ما لا يقل عن 20 يرقة.
4. انقل اليرقة إلى منتصف صفيحة الأجار الموضوعة أسفل الكاميرا أثناء الخطوة 1.3. قم بإزالة الماء الزائد برفق من اليرقة بفرشاة أو استخدم ورق نشاف لإزالة الماء من اليرقة لمنع انعكاس الضوء تحت العدسة. أطفئ ضوء الغرفة واترك اليرقة تتأقلم لمدة دقيقتين في البيئة المظلمة.
5. قم بتشغيل ضوء LED لتوليد ضوء الأشعة تحت الحمراء ، وقم بتنظيف اليرقة برفق في منتصف اللوحة. عندما تبدأ اليرقة في الزحف بشكل مستقيم ، قم بتدوير الصفيحة لجعل اليرقة تتجه نحو بقعة الضوء. تأكد من أنه يزحف مباشرة من البداية ، وإلا فقد لا يتمكن من الوصول إلى بقعة الضوء.
6. انقر فوق الالتقاط | الإعداد | التقاط الفيديو لتحديد مسار الحفظ، ثم انقر على بدء التسجيل للتسجيل. اسمح لليرقة بالزحف نحو البقعة الضوئية ، والدخول إلى بقعة الضوء ، ثم اترك بقعة الضوء حتى تكاد تكون خارج مجال الرؤية. انقر على إيقاف التسجيل. إذا ابتعدت اليرقة عن بقعة الضوء قبل الاقتراب ، فانقر مباشرة فوق إيقاف التسجيل.
7. حرك الفلتر بعيدا عن الكاميرا. التقط مقطع فيديو قصيرا لموضع بقعة الضوء المسماة "lightarea2" وقارنها ب "lightarea1" للتأكد من عدم تغيير موضع بقعة الضوء. إذا لوحظ تغيير واضح في الموقف ، فتجاهل البيانات.

النتائج

الشكل 1: الإعداد التجريبي. (أ) التمثيل التخطيطي لإعداد مقايسة اليرقات الضوئية السريعة القائمة على البقعة الخفيفة. تمثل الخطوط الزرقاء مسارات الضوء المرئي المستخدمة كتحفيز بصري ، وتمثل الخطوط الحمراء مسارات ضوء الأشعة تحت الحمراء. تشير الأسهم إلى اتجاه الضوء. يسمح مرشح تمرير النطاق 850 نانومتر بمرور ضوء الأشعة تحت الحمراء ، لكنه يحجب الضوء المرئي. (ب) صورة لإعداد مقايسة بقعة الضوء. وتجدر ا...

المواد

<جدول fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="دائما"> قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة الاسم الشركة رقم فهرسي التعليقات 850 نانومتر ± 3 نانومتر LED مولد ضوء الأشعة تحت الحمراء Thorlabs ، الولايات المتحدة الأمريكية PM100A أجهزة الاستشعار المتوافقة: الصمام الثنائي الضوئي والحراري
نطاق الطاقة الضوئية: 100 pW إلى 200 W
نطاق الطول الموجي للمستشعر المتاح: 185 نانومتر -25 ميكرومتر معدل تحديث الشاشة: 20 هرتز
عرض النطاق الترددي: DC-100 كيلو هرتز
نطاق مستشعر الثنائي الضوئيب: 50 nA-5 مللي أمبير
نطاق مستشعر Thermopileb: 1 مللي فولت -1 فولت محول التيار المتردد إلى التيار المستمر Thorlabs ، الولايات المتحدة الأمريكية S120VC حجم الفتحة: Ø9.5 مم
نطاق الطول الموجي: 200-1100 نانومتر
نطاق الطاقة: 50 نيو واط -50 ميجاوات
نوع الكاشف: الصمام الثنائي الضوئي Si (الأشعة فوق البنفسجية الممتدة)
الخطية: ±0.5٪
عدم اليقين في القياس: ±3٪ (440-980 نانومتر) ، ±5٪ (280-439 نانومتر) ، ±7٪ (200-279 نانومتر ، 981-1100 نانومتر) مرشح تمرير النطاق Thorlabs ، الولايات المتحدة الأمريكية DC2100 النطاق الحالي LED: 0-2 A
دقة LED الحالية: 1 مللي أمبير < br / > دقة التيار LED: ±20 مللي أمبير
الجهد الأمامي LED: 24 فولت
نطاق تردد التعديل: 0-100 كيلو هرتز موجة جيبية
التعديل: تعسفي ضوء أزرق LED موازني ELP ، الصين USBFHD01M الأعلى.الدقة: 1920x1080
F6.0 مم
المستشعر: 1 / 2.7 "CMOS OV2710 وحدة تحكم عداد الطاقة المدمجة بصريات المحيط ، الولايات المتحدة الأمريكية USB2000 + (راد) الأبعاد: 89.1 مم × 63.3 مم × 34.4 مم
الوزن: 190 جم
الكاشف: سوني ILX511B (مصفوفة CCD خطية من السيليكون 2048 عنصرا) < / > نطاق الطول الموجي: 200-850 نانومتر
وقت التكامل: 1 مللي ثانية - 65 ثانية (20 ثانية نموذجية)
النطاق الديناميكي: 8.5 × 10 ^ 7 (النظام) ؛ 1300: 1 لعملية استحواذ واحدة
نسبة الإشارة إلى الضوضاء: 250: 1 (إشارة كاملة)
الضوضاء المظلمة: 50 RMS تهم
صريف: 2 (250 - 800 نانومتر)
شق: شق - 50 < br / > عدسة جمع الكاشف: L2
ترتيب الفرز: OFLV-200-850
الدقة البصرية: ~ 2.0 نانومتر FWHM
ضوء شارد: <0.05٪ عند 600 نانومتر ؛ <0.10٪ عند 435 نانومتر
موصل الألياف البصرية: SMA 905 إلى 0.22 فتحة عددية ألياف أحادية الخيط سائق LED عالي الطاقة مينهونغشي ، الصين MHS-48XY جهد العمل: DC12V
الطول الموجي المركزي: 850 نانومتر كاميرا ويب عالية الدقة Thorlabs ، الولايات المتحدة الأمريكية ميغاواط في العصر 4 اللون: أبيض دافئ
درجة حرارة اللون المترابطة: 3000 كلفن
تيار الاختبار لطاقة LED النموذجية: 1000 مللي أمبير
الحد الأقصى للتيار (CW): 1000 مللي أمبير
عرض النطاق الترددي (FWHM): N / A
الطاقة الكهربائية: 3000 ميجاوات
زاوية الرؤية (الزاوية الكاملة): 120 درجة < / > حجم الباعث: 1 مم × 1 مم
العمر النموذجي: > 50 000 ساعة < br / > درجة حرارة التشغيل (بدون تكاثف): من 0 إلى 40 درجة مئوية
درجة حرارة التخزين: -40 إلى 70 درجة مئوية
مجموعة المخاطر: RG1 - مجموعة منخفضة المخاطر LED أبيض دافئ ميجا 9 ، الصين BP850 / 22 كيلو Ø25.4 (+ 0 ~ -0.1) مم < br / > عرض النطاق الترددي: 22±3 نانومتر < br / > ذروة النفاذية: 80٪
الطول الموجي المركزي: 850 نانومتر ± 3 نانومتر مطياف نويل دانجو أمكاب9.22 AMCap هو تطبيق التقاط الصور الثابتة والفيديو مع ميزات المعاينة والتسجيل المتقدمة.
إنه تطبيق سطح مكتب مصمم لأجهزة الكمبيوتر التي تعمل بنظام التشغيل Windows 7 SP1 أو أحدث.
يتم دعم معظم الأجهزة المتوافقة مع Video-for-Windows و DirectShow سواء كانت كاميرات ويب رخيصة أو بطاقات التقاط فيديو متقدمة. مستشعر طاقة الصمام الثنائي الضوئي القياسي سوبر دراغون ، الصين YGY-122000 الإدخال: تيار متردد 100-240 فولت ~ 50 / 60 هرتز 0.8 أمبير < / > انتاج |: تيار مستمر 12 فولت 2 أمبير مستشعر الطاقة الحرارية Thorlabs ، الولايات المتحدة الأمريكية M470L3-C1 اللون: أزرق
الطول الموجي الاسمي: 470 نانومتر
عرض النطاق الترددي (FWHM): 25 نانومتر
الحد الأقصى للتيار (CW): 1000 مللي أمبير
الجهد الأمامي: 3.2 فولت
الطاقة الكهربائية (الحد الأقصى): 3200 ميجاواط < br / > حجم الباعث: 1 مم × 1 مم
العمر النموذجي: 100 000 ساعة
درجة حرارة التشغيل (بدون تكاثف): من 0 إلى 40 درجة مئوية
درجة حرارة التخزين: -40 إلى 70 درجة مئوية
مجموعة المخاطرB: RG2 - مجموعة المخاطر المتوسطة مستشعر الطاقة الحرارية Thorlabs ، الولايات المتحدة الأمريكية S401C نطاق الطول الموجي: 190 نانومتر -20 ميكرومتر < br / > نطاق الطاقة الضوئية: 10 μW-1 W (3 Wb)
حجم فتحة الإدخال: Ø10 مم
منطقة الكاشف النشط: 10 مم × 10 مم
أقصى كثافة للطاقة الضوئية: 500 واط / سم 2 (متوسط)
الخطية: ±0.5٪