[發明專利]一種植物中光合色素種類的識別方法

在審

• 申請號: 202110814271.0
• 申請日: 2021-07-19
• 公開（公告）號: CN113607701A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 魏凱華;蘇向龍
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明公開了一種植物中光合色素種類的識別方法，通過獲取不同波段下特定光合色素的飛秒激光強度?多光子吸收熒光強度的曲線，確立其多光子吸收階數，比較不同光合色素的多光子吸收階數及對應波長，最終實現植物光合色素種類的有效識別。本發明是一種快速有效的實時檢測方法，不但解決了傳統化學方法需要離體檢測、有損檢測的問題，更避免了目前光學無損檢測中不同光合色素線性吸收光譜相互疊加的困境。

技術領域

本發明屬于檢測技術領域，具體涉及一種植物中光合色素種類的識別方法。

背景技術

植物光合作用是自然界中最基本的物質和能量代謝，它把光能轉變成化學能、把無機物轉化成有機物，重要性不言而喻，在眾多影響光合作用效率的元素當中，葉綠素(葉綠素a、葉綠素b)、β-胡蘿卜素、葉黃素等光合色素起到了關鍵作用。

早期檢測光合色素種類的方法大部分涉及化學萃取，存在明顯缺陷，即有損檢測、離體檢測，同時需要大量植物進行光合色素提取，會對農作物造成較大的損害，但是該方法的高準確率，之后通常用于驗證新的檢測方法的準確度。為解決有損檢測的問題，人們嘗試用光學的方法，但是不同光合色素的線性吸收光譜相互重疊難以有效分離。

非線性多光子吸收效應是強激光與介質作用過程中產生的一種三階光學非線性。在高強度入射光的照射下，介質中處于基態的粒子能夠同時吸收多個光子躍遷到激發態，最終經過非輻射躍遷至亞穩態，并發射出熒光，非線性多光子吸收效應補充了介質的激發態信息。因此利用不同色素多光子吸收特性不同的原理，能夠解決“光譜重疊”的問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有方法的有損檢測、低效等問題，提供一種快速高效的植物中光合色素種類識別方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

本發明為一種植物中光合色素種類的識別方法，具體步驟如下：

步驟一、檢測識別裝置搭建：將聚焦透鏡、比色皿和熒光探測器沿飛秒激光器的光軸方向并排排布，比色皿位于聚焦透鏡和熒光探測器之間，且位于聚焦透鏡的焦點上。

步驟二、葉綠素a的識別：使波長和功率可調諧的飛秒激光器出射波長在1291～1326nm范圍內，激光器出射的激光經聚焦透鏡聚焦后照射到盛放有待測植物光合色素樣品的比色皿上，熒光探測器檢測待測光合色素樣品受到激光照射產生的熒光強度；其中，待測植物光合色素樣品為葉綠素a、葉綠素b、葉黃素或β-胡蘿卜素中的一種；然后，通過改變激光光源的功率，得到不同功率下的熒光強度，進行曲線擬合，若擬合曲線的斜率為2，則產生了2光子吸收效應，識別出待測光合色素樣品為葉綠素a，否則執行下一步。

步驟三、葉黃素的識別：使波長和功率可調諧的飛秒激光器出射波長在1336～1350nm范圍內，激光器出射的激光經聚焦透鏡聚焦后照射到盛放有待測植物光合色素樣品的比色皿上，熒光探測器檢測待測光合色素樣品受到激光照射產生的熒光強度；然后，通過改變激光光源的功率，得到不同功率下的熒光強度，進行曲線擬合，若擬合曲線的斜率為4，則產生了4光子吸收效應，識別出待測光合色素樣品為葉黃素，否則執行下一步。

步驟四、葉綠素b的識別：使波長和功率可調諧的飛秒激光器出射波長在1936～1988nm范圍內，激光器出射的激光經聚焦透鏡聚焦后照射到盛放有待測植物光合色素樣品的比色皿上，熒光探測器檢測待測光合色素樣品受到激光照射產生的熒光強度；然后，通過改變激光光源的功率，得到不同功率下的熒光強度，進行曲線擬合，若擬合曲線的斜率為4，則產生了4光子吸收效應，識別出待測光合色素樣品為葉綠素b，否則執行下一步。