Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Country Scientist - Att göra vetenskap med en digital scanner

Denna levande dragonfly skannades genom att placera den inuti en öppning skär i ett papper av wellpapp.

Övergången från film till digitalkameror har haft stor inverkan på hur amatörforskare kan spara, analysera, katalogisera och publicera sina bilder. Det är säkert att säga att digitalkameror och persondatorer är bland de viktigaste verktygen i amatörforskarens kit.

När ämnet är tvådimensionellt, kan flatbädds digitala skannrar också spela en viktig roll i bildvetenskap. De är idealiska för att göra högupplösta bilder av löv, sländor, fjärilar, trädringar, jordprover och många andra ämnen.

Fördelar och nackdelar med skanning

Praktiskt taget skuggfri belysning är en viktig fördel med en digital skanner, för skannern har sin egen ljuskälla. En annan fördel är att skannrar inte lider av störningar som orsakas av kameralinser. Skannrar är relativt billiga, och de kan användas för många tillämpningar utöver de vetenskapliga roller som beskrivs här.

Förutom deras tvådimensionella begränsning är en stor nackdel med skannrar att objekt som skannas måste passa in i skannerns bildplan. Skannrar är också mycket större än digitalkameror.

Bakgrundsfärg

De flesta objekt som jag har skannat sett bäst ut med en vit bakgrund. Eftersom min scanner (HP Scanjet 3970) har en 35 mm bildskärmsspår inbyggd i locket, är det nödvändigt att täcka objektet som skannas med en oavbruten bakgrund. Två eller tre ark vitt 20-pund papper fungerar bra.

Ljusa föremål är inte lätt synliga när de skannas mot den vita bakgrunden av ett vanligt skannerns lock. För att ge kontrast till ljusa föremål placera du svart konstruktionspapper över objektet som skannas innan du lockar locket. Du kan använda olika färger för specialeffekter.

Hur man skannar sländor

I åratal har jag fotograferat sländor och damselflies genom att tyst smyga bakom dem. Med träning är det möjligt att få inom några tum av vissa arter. Medan verkliga bilder som dessa är viktiga har entomologer Forrest Mitchell och James L. Lasswell från Texas AgriLife Research and Extension Center i Stephenville, Texas, använt digital scanning för att skapa ett imponerande bibliotek med topp- och sidovyer av många sländor och damselflies .

Bilderna på Digital Dragonflies gjordes genom att kyla varje prov i kylskåp för att hålla det kvar medan det skannades. Insekterna placerades sedan baksidan ner på scannerns glasbädd. De skyddades från att krossas av skannerns lock genom att placera dem inuti en 10 cm × 12 cm rektangel skärs i en musmatta (se deras hemsida för detaljer). Musmatta-tillvägagångssättet är troligen bäst, men jag har funnit att vanligt banafiberplatta också fungerar.

Baserat på min erfarenhet av att skanna sländor, verkar det som att fjärilar och malar också kan skannas. En allvarlig torka har slashed fjärilbefolkningen i centrala Texas, och jag ska försöka denna metod så snart som fjärilarna återvänder.

Fossiler och artefakter

Fossiler och artefakter som har en plan yta kan enkelt skannas. Till exempel har jag skannat en trilobits fossil med bra resultat. Till och med rippelmärken i lera (nu skiffer) som varelsen var vilande fångades.

För några år sedan hittade jag en flintartefakt i grusbotten, som gränsar till vårt land. Artefaget är en flintskrapa som är väldigt platt på båda sidor och det skannades enkelt mot en vit bakgrund. Flintpilarna och spjutspetsarna kan också skannas.

växter

Bladen av många slags växter skannas enkelt mot en vit bakgrund.

Huvudbegränsningen för skanningsbladen är storleken begränsad av skannerns säng.

För bästa resultat, skanna växtprover så snart som möjligt efter att ha samlat dem. Om detta inte är möjligt, behåll provet på ett svalt ställe eller nedsänk dess stam i vatten. Löv kan vara belagd med vax, så var noga med att rengöra scannerens glasbädd efter skanning.

Färgen på skannade löv kan inte verka sann för livet. Om inte, kan du använda ett fotobehandlingsprogram för att korrigera färgen. Jag har funnit att det bästa sättet att åstadkomma detta är att hålla det aktuella urvalet bredvid bildskärmen och justera bildens färg tills den matchar den för provet.

fjädrar

De flesta flyg- och svansfjädrar är lättskannade, men vita fjädrar och de med vit ned kräver en mörk bakgrund. Till exempel skannade jag en flamingofjäder. Den övre halvan av fjädern var rosa och den skannades fint. Eftersom den nedre delen av fjädern var vit var den knappt synlig mot den vita bakgrunden. Hela fjädern var synlig när ett papper av svart papper placerades över det.

Mark och sand

Jord- och sandprover kan enkelt skannas. Ljusprover kräver en svart bakgrund. Skanningar som detta är viktiga för markvetenskap, eftersom de tillåter att olika exemplar jämförs under identiska ljusförhållanden.

Liksom vid alla skanningar kan färgerna på skannade mark och sandprover behöva justeras. När jag till exempel skannade prover av ljusfärgad sand från tre platser (Figur G), såg den sand som såg vitaste ut mot det blotta ögat inte så vitt när det skannades.

Vatten kan orsaka att markens och sandens färg förändras väsentligt, och en scanner gör att både våta och torra prover kan skannas samtidigt.

Trädringar

I MAKE, Volume 19, beskrev jag hur man skannar årliga tillväxtringar i trädstammar och grenar, så att de kan analyseras med ImageJ-bildanalysprogram. Kortfattat, använd en skarp, fintandad träsåg för att skära sektioner från grenar och koffertar. Sand det utsatta ansiktet av en sektion med 100-grit papper följt av 220-grit. Den slutliga poleringen är tillverkad med 400- eller 600-gritpapper.

Trä som klipptes grönt bör tillåtas torka i minst en dag före slipning. Du kan förbättra utseendet på ringarna genom att fukta provets yta som ska skannas.

Mikrokulturer

Bakterier och mögelkulturer sparas enkelt genom digital skanning. Min dotter Sarah upptäckte levande mikrober i biomass rök som anlände i Texas från Yucatan halvön var möjlig genom att exponera Petrifilms (gjord av 3M) till omgivande luft på dagar med och utan rök.

(Se artikeln: Sarah A. Mims och Forrest M. Mims III, Svampsporer transporteras långa avstånd i rök från biomassbränder, Atmospheric Environment 38, 651-655, 2004, makezine.com/go/smokespores.)

För att bekräfta hennes upptäckt exponerade Sarah Petrifilms att röka från att bränna gräs och till närliggande ren luft. Filmerna utsatta för ren luft hade bara några bakterier och mögelkolonier. De som utsattes för rök hade dussintals kolonier - plus svart aska från det brinnande gräset. Skanningar av dessa filmer gav övertygande bevis på närvaron av mikrober i biomass rök.

Anteckningar, skisser och ritningar

Fältanteckningar och skisser kan enkelt skannas för att skickas på webben eller skicka till vänner eller helt enkelt ge säkerhetskopiering.

Min ambition är att skanna alla mina bärbara bärbara datorer och fotografiska bilder och utskrifter och de tusentals loggblad på vilka jag har spelat in data från solen och himmelen sedan maj 1988. Det kommer att bli en viktig uppgift som kräver minst 10 GB lagringsutrymme . Men hela samlingen kommer att passa på en liten blixtdrivare istället för ett par tunga filskåpslådor.

Går längre

Några exemplar drar nytta av att en skalas ingår i den skannade bilden. Om skalan inte är helt rak kan du rätta bilden i ett fotoförädlingsprogram.

Du kan använda gratis, kraftfull ImageJ-programvara (ladda ner den på rsbweb.nih.gov/ij) för att analysera dina skannade bilder. (Se min kolumn i MAKE, Volume 18, för detaljer om hur du använder ImageJ.)

Slutligen finns det många icke-vetenskapliga applikationer för digitala skannrar som går långt utöver att göra kopior av dokument och foton. Till exempel kan samlare av frimärken och mynt enkelt digitalisera sina samlingar.

Del

Lämna En Kommentar