[發(fā)明專利]基于葉綠素?zé)晒獾母∮沃参锍跫?jí)生產(chǎn)力的測(cè)量裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811561214.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN109490270A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 殷高方;趙南京;馬明俊;王翔;陳敏;甘婷婷;孟德碩;楊瑞芳;方麗;董鳴;劉建國(guó);劉文清
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01N21/64
• 分類號(hào): G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.一種基于葉綠素?zé)晒獾母∮沃参锍跫?jí)生產(chǎn)力的測(cè)量方法，其特征在于：具體步驟如下：(1)測(cè)量實(shí)際自然光中浮游植物特征吸收波段的光譜強(qiáng)度，采用對(duì)應(yīng)波段可控光源仿真自然環(huán)境光照，在遮光條件下，首先測(cè)量單周轉(zhuǎn)ST熒光動(dòng)力學(xué)曲線，解析獲得暗適應(yīng)條件下熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)即本底熒光F₀和功能吸收截面σ₀；

(2)再通過仿真光源持續(xù)60s以上照射浮游植物樣品，利用浮游植物對(duì)光照歷史依賴性，在仿真光照50ms的關(guān)閉間隙測(cè)量多周轉(zhuǎn)MT和弛豫RE熒光動(dòng)力學(xué)曲線，獲得光適應(yīng)條件下熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)即功能吸收截面σ、光化學(xué)淬滅q_p、電子傳遞效率φ_e、光化學(xué)量子效率Δφ_m、QA平均還原時(shí)間τ_QA，根據(jù)公式(1)計(jì)算出表征浮游植物初級(jí)生力的光合電子傳遞速率P_e，式中E為自然環(huán)境光照強(qiáng)度。

2.一種基于葉綠素?zé)晒獾母∮沃参锍跫?jí)生產(chǎn)力的測(cè)量裝置，其特征在于：包括有葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)測(cè)量單元、水下光合有效輻射測(cè)量單元、遮光樣品室、主控制模塊和裝置主體，在遮光樣品室內(nèi)進(jìn)行浮游植物樣品測(cè)量，所述的裝置主體為圓柱型筒體，筒體的上端安裝有水下光合有效輻射測(cè)量單元，下端位于遮光樣品室內(nèi)，葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)測(cè)量單元和主控制模塊安裝在筒體內(nèi)部，所述的葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)測(cè)量單元包括有光源、光源驅(qū)動(dòng)模塊、光源聚焦透鏡組、熒光收集透鏡組、光電倍增管和熒光檢測(cè)模塊；所述的光源是由誘導(dǎo)激發(fā)光源和仿真環(huán)境光源兩種類型的光源組成，由主控制模塊通過光源驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生激發(fā)光，激發(fā)光通過光源聚焦透鏡組后匯聚成光斑照射到浮游植物樣品上，樣品發(fā)射的后向熒光經(jīng)過所述的熒光收集透鏡組匯聚后，由所述的光電倍增管接收，光電倍增管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，發(fā)送給所述的熒光檢測(cè)模塊，由熒光檢測(cè)模塊得到暗環(huán)境下浮游植物樣品熒光動(dòng)力學(xué)曲線，發(fā)送給所述的主控制模塊；所述的水下光合有效輻射測(cè)量單元包括有冠形光學(xué)收集器、多波段PIN探測(cè)器陣列和所述的環(huán)境光檢測(cè)模塊，水下光合有效輻射區(qū)內(nèi)環(huán)境光被冠形光學(xué)收集器收集后，經(jīng)過多波段PIN探測(cè)器陣列將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，發(fā)送給環(huán)境光檢測(cè)模塊，環(huán)境光檢測(cè)模塊將檢測(cè)到的水下光合有效輻射區(qū)內(nèi)環(huán)境光光強(qiáng)度發(fā)送給主控制模塊，主控制模塊利用仿真環(huán)境光源產(chǎn)生與自然環(huán)境光照仿的光照條件，利用葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)測(cè)量單元獲得光照條件下的熒光動(dòng)力學(xué)曲線；主控制模塊對(duì)熒光動(dòng)力學(xué)曲線解析獲得暗適應(yīng)和光適應(yīng)兩種條件下的熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)，再將得到的熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)帶入式(1)中，得到表征浮游植物初級(jí)生力的光合電子傳遞速率P_e。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于葉綠素?zé)晒獾母∮沃参锍跫?jí)生產(chǎn)力的測(cè)量裝置，其特征在于：所述的誘導(dǎo)激發(fā)光源由串聯(lián)3個(gè)470nm激光二極管構(gòu)成；所述的仿真環(huán)境光源由中心波長(zhǎng)分別為420nm、455nm、470nm、550nm、625nm、660nm的6個(gè)LED陣列組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于葉綠素?zé)晒獾母∮沃参锍跫?jí)生產(chǎn)力的測(cè)量裝置，其特征在于：所述的光源聚焦透鏡組包括有從上到下依次設(shè)置的準(zhǔn)直透鏡一、轉(zhuǎn)向棱鏡和聚焦透鏡一。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于葉綠素?zé)晒獾母∮沃参锍跫?jí)生產(chǎn)力的測(cè)量裝置，其特征在于：所述的遮光樣品室為圓柱形樣品室，上端開口，下端外圍鏤空，下端的內(nèi)部為漏斗形。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于葉綠素?zé)晒獾母∮沃参锍跫?jí)生產(chǎn)力的測(cè)量裝置，其特征在于：所述的熒光收集透鏡組包括有從下到上依次設(shè)置的準(zhǔn)直透鏡二、680nm濾光片和聚焦透鏡二。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于葉綠素?zé)晒獾母∮沃参锍跫?jí)生產(chǎn)力的測(cè)量裝置，其特征在于：所述的冠形光學(xué)收集器為透明球面角為π冠形結(jié)構(gòu)，內(nèi)表面采用漫反射涂層。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于葉綠素?zé)晒獾母∮沃参锍跫?jí)生產(chǎn)力的測(cè)量裝置，其特征在于：所述的多波段PIN探測(cè)器陣列采用6個(gè)可見光增強(qiáng)PIN管，分別配有420nm、455nm、470nm、550nm、625nm、660nm濾光片。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于葉綠素?zé)晒獾母∮沃参锍跫?jí)生產(chǎn)力的測(cè)量裝置，其特征在于：所述的主控制模塊的型號(hào)為Cortex-M4。