具有温度控制功能的垂直观察显微镜载物台的制备

该装置可用于将样品固定在垂直显微镜载物台上，以便观察重力对目标样品的作用以及在样品上的操作。将此装置安装到载物台上，可在垂直方向上观察样品的动态行为，并允许观察样品随温度变化的行为特征。制作铝板时，使用激光加工设备在一块150 × 200 × 2毫米的铝板中心切割出一个101毫米的孔，该铝板将用作前部板。

在平板外缘的八个点处制作爪形凸起，以便将两条橡皮筋固定在平板的长度或宽度方向上。接下来，在一块150 × 200 × 5毫米的铝板中心切割一个直径为130毫米的孔，该铝板用作中上层板，并在边缘制作八个缺口，以便可在平板的长度或宽度方向上放置两条橡皮筋。然后，在一块150 × 200 × 4毫米的铝板中心切割一个直径为130毫米的孔，该铝板用作中下层板；再在一块150 × 200 × 1.5毫米的铝板中心切割一个直径为30毫米的孔，该铝板用作底板。

制备基座时，在直径为100毫米、厚度为3毫米的铝板中心切割一个30毫米的孔，并在铝板一侧制作一个宽42毫米、深30毫米的缺口。然后，在直径为100毫米、厚度为4毫米的铝板中心切割一个30毫米的孔，并从铝板中心起，在相距25毫米处钻三个直径为3毫米的孔，各孔之间相隔120度。制备压缩软木圆盘时，使用水射流切割机在直径为100毫米、厚度为2毫米的压缩软木圆盘中心切割一个20毫米的孔，并在圆盘的每一侧各制作一个宽42毫米、深30毫米的缺口，以及一个宽4毫米、深5毫米的缺口。

接下来，在一个直径为100毫米、厚度为1毫米的压制软木圆盘中心切割一个20毫米的孔，并在圆盘两侧各制作一个42毫米宽、30毫米深的凹槽和一个4毫米宽、40毫米深的凹槽。然后，从一个直径为100毫米的圆盘上切割出一块42毫米宽、30毫米深的压制软木板。为制备硅橡胶加热器，使用带有内置镍铬合金丝的直径100毫米、厚2.5毫米的硅橡胶圆盘，在其中心切割一个20毫米的孔。

然后按照图示将制备好的部件堆叠组装，并根据需要使用螺丝或粘合剂固定相应的部件。使用专用电缆连接橡胶加热器和控制器外壳中的加热器，将显微镜载物台接入系统，并通过控制器接入Wi-Fi信号并调控橡胶加热器的电流。系统搭建完成后，将热敏电阻导线连接至控制器外壳上的传感器端口，接收热敏电阻测得的温度信号。

使用控制器上的旋钮调节设定温度。然后通过互联网将控制器上的测量温度、设定温度以及测量时的时间信息传输至服务器。为分析样品，将样品放置在垂直于地面的显微镜载物台上，并使用四个纵向卡爪和两条橡胶带固定样品。

使用控制器将温度设置为 40 摄氏度，并在显示屏上检查温度。然后按下旋钮以启动温度控制。蓝色 LED 灯将亮起，表示开始供热。

在这些图中，展示了橡胶加热器的典型温度分布。橡胶加热器的表面温度在每个设定温度下均保持均匀。此处展示了测量温度对设定温度变化响应性的一个示例。

橙色线条表示设定温度，蓝色线条显示样品温度的变化。如果设备组装正确，测量值相对于设定值变化的超调通常较小，且跟踪速度较快。在本实验中，成功记录了硅藻的温度依赖性垂直运动，从而能够检测硅藻垂直运动的轨迹。

通过直接观察，可以直观地展示热对流对硅藻细胞垂直漂浮现象的影响。当传感器与样品断开连接，或微控制器无法正常工作时，应检查微控制器是否已切断对加热器的供电。利用该方法，可观察温度变化对水中生物体垂直运动的影响。

由于连接显微镜的载物台部分结构较为复杂，未来的研究将致力于简化该结构。若需将样品冷却至室温以下，则需要复杂的冷却装置，此类装置也正在考虑作为后续工作的研究方向。