一种用于采集和数字化年轮样芯的新工作流程

通过研发新型设备，我们旨在推动树木年轮研究领域的进步。3D建模软件和3D打印机的应用使得新设备能够快速且低成本地开发。其中一种设备是图像采集系统Skippy，该系统可在短时间内以高分辨率对生长轮表面进行数字化处理。

通常在树木年轮生态学、树木年轮地貌学或树木年轮气候学采样时，我们会对偏远地区（如高纬度地区）的树木进行采样，而这些地区的气候条件往往十分严酷。因此，节省时间至关重要。采用本方案将有助于节约时间，而时间就是金钱。

应用本方案将能够在更短时间内生成更大的数据集。首先，在与3D打印机兼容的Slicer程序中打开支架的3D模型。创建一个3D打印机可读的打印文件，并确保将其保存为G代码文件。

使用存储卡或U盘，在3D打印机上启动打印文件。打印完成后，等待支架冷却至室温。将支架所附着的打印平台从打印机中取出，轻轻弯曲平台，直至支架从表面分离。

最后，从固定器上移除所有多余的线头或附件。首先，取一把带有扭矩增强器的无绳电钻和一个增量钻取芯头。选定钻芯位置后，将钻芯头垂直于茎的生长轴放置。

然后开始钻取，直到钻芯深度至少达到茎直径的一半。通过将提取器沿钻芯旁比对来检查深度。如果使用的是无绳电钻，请取下电钻。

将手柄安装到钻头上。使提取器开口朝上，将其完全插入钻头中。然后将增量钻头向后旋转一整圈，使钻头与茎部分离。

随后，取出包含岩心的提取器。现在，将岩心从提取器中取出。检查岩心的纤维方向，以确保将岩心放入夹持器时方向正确。

然后，将岩心置于夹持器上，确保纤维方向竖直向上。用所有手指按压岩心顶部，直至其完全滑入夹持器内。使用软铅笔，在夹持器侧面标记岩心信息。

将装有岩心的夹持器放入运输箱中，并盖上运输箱的盖子。首先，将一个带盖的钢盒（盖上装有用于连接真空泵的阀门）放置在加热板上。向盒内加入约两厘米深的石蜡，等待其完全熔化。

将已固定的组织芯从运输盒中取出，把带有组织芯的持载器放入液体石蜡中，并盖上盖子。然后启动真空泵，对容器施加持续且轻微的真空。

停止真空泵后，打开盖子。取出带有组织芯的包埋模具，将其放置在网格上并冷却。如有需要，可从模具侧面去除多余的石蜡。

从运输盒或石蜡浴中取出已固定的样品芯。将带有样品芯的夹持器放入样品芯切片机的样品夹持座中。确保年轮的晚材一侧朝向刀片。

现在，拧紧样品架的螺丝，直至岩心夹持器完全固定。提起样品架，使岩心轻微接触刀片。将刀片沿岩心全长拉动，切去顶部的第一部分。

然后将刀片退至组织芯后方，将样本架抬起几微米。当表面按预期切好后，从切片机的样本架上取下组织芯架。首先，将带有平整组织芯表面的芯架放置在图像采集系统（如WSL Skippy系统）的载物台上。

将岩心夹持器与载物台或相机的移动方向对齐。调整载物台位置，使岩心夹持器位于相机正下方，确保岩心最外圈处于相机物镜视野中心。然后在岩心起始端旁边放置一个标尺，并拍摄一张图像用于校准。

在软件中设定核心的长度，并启动图像采集过程。当最后一张图像采集完成后，载物台会自动返回至起始位置。随后将样品从载物台上取下。

将下一个样品架置于相机下方。接着，使用无畸变拼接软件（如 PD GUI）将单张图像拼接成完整的岩心表面图像。将分析完毕的岩心连同样品架一起，放入由 3D 打印机制作的便携式存储架中。

标记支架，以便从外部识别组织芯。将支架存放在架子上或其他可用的存档位置。高分辨率相机系统达到的实际分辨率为 6,500 DPI，而平板扫描仪的分辨率为 1,825 DPI。

该相机系统可提供清晰的单细胞图像，从而精确识别年轮边界。该系统能够利用透射光对长达40厘米的树木年轮微小截面进行成像，适用于树木年代地貌学研究。