红外线CO2气体分析仪器结构、原理、使用课件.ppt

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1、红外线 CO2气体分析仪器的结构、原理、使用及在植物生理研究中的应用,一、引言,植物在生命活动过程中，常伴有CO2的释放与吸收。CO2量的变化能标志植物生理生化活性的强弱。 光 CO2+H2O (CH2O)+O2 光合细胞,1.光合作用测定方法,改良半叶法PH比色法氧电极法红外线CO2气体分析仪法,2. 红外线CO2气体分析仪法的优点,迅速而准确简单而方便整体而连续智能化,二、仪器的基本组成,主要由光源、气室和检测器组成,CO2,12,红外光源,气室,检测器,三、仪器的工作原理,红外线（infrared）是波长在0.75400 m范围内的电磁波。红外线按其波长长度划分：25400 m为远红外线

2、；2.525 m为中红外线；0.752.5 m为近红外线。不同气体对红外线的吸收不同。由同种原子组成的气体分子如N2、H2、O2等均不吸收红外线。只有由异种原子组成的气体分子如CO、CO2、CH4、H2O等可以吸收红外线。,三、仪器的工作原理,CO2气体能吸收红外线四个区段的能量，吸收峰的波长分别在：2.66 m、2.77 m、4.26 m、14.99 m，其吸收率分别为0.54、0.31、23.2、3.1。峰值为4.26 m的吸收率最高，在CO2浓度较低时，在特性波长（4.26 m）下，被CO2气体吸收的红外线辐射能量与CO2气体的浓度呈线性关系。,三、仪器的工作原理,红外线经过CO2气体分

3、子时，其辐射能量减少，被吸收的红外线辐射能量的多少与该气体的吸收系数（K）、气体浓度（C）和气体层的厚度（L）有关，并符合朗伯比尔定律，可以用下式表示：E=E0eKCL式中：E0入射红外线的辐射能量； E透过的红外线的辐射能量。,四、 IRGA检测原理,CO2浓度红外线辐射能量电容变化当在半导体外加一个稳定电流时，由于受电阻变化的影响，输出的信号电压值也随CO2浓度而变化。,检测器是光电导型锑化铟半导体元件。,参比气室 红外线辐射能量不变分析气室 红外线辐射能量减少半导体 的电阻下降,参比室 300,分析室 330,12,30,显示器,四、仪器的标定,绝对值标定法差分值标定法,绝对值标定法,参

4、比室 0,分析室 0,12,0,显示器,调零,绝对值标定法,参比室 0,分析室 330,12,330,显示器,调满刻度,差分值标定法,参比室 300,分析室 300,12,0,显示器,调零,差分值标定法,参比室 300,分析室 330,12,30,显示器,调满刻度,五、IRGA法测定光合速率 的气路系统,开放式气路系统 密闭式气路系统,1.开放式气路系统,该系统用双气室IRGA，以气泵为动力，将流经同化室前的空气（参比气体）泵入参比气室，流经同化室后的空气（样本气体）泵入分析气室，最后将气体排出，由仪器测出参比气体和样本气体的CO2浓度差，根据气体流量、同化室中叶片的面积，求出叶片的光合速率。

5、,开放式气路系统 P. 气泵 F. 流量计 C. 同化室 D. 干燥器 A. 红外线CO2分析仪,P,P,F,D,D,C,F,A,光合速率计算,式中：Pn光合速率，mol CO2(m2s)。 CCO2浓度落差C1C2，mol/mol。 S叶片面积，m2。 F气体流量，L/s。 t同化室的温度， P为气压，MPa。,2.密闭式气路系统,被测植物或叶片密闭在同化室中，不与同化室外发生任何的气体交换，同化室内的CO2浓度因光合作用而下降，可用IRGA测定同化室内CO2浓度的下降值，计算光合速率。,密闭式气路系统 P. 气泵 C. 同化室 D. 干燥器 A. 红外线CO2分析仪,C,A,P,D,光,3

6、30,光合速率计算,式中：Pn光合速率，mol CO2(m2s)。 CCO2浓度落差C1C2，mol/mol。 t测定时间，s。 S叶片面积，m2。 V同化室（包括气路系统）体积，L。 t同化室的温度，。 P为气压，MPa。,六、在植物生理研究中的应用,测定光合速率测定呼吸速率作光光合作用曲线：光补偿点，光饱和点，表观量子产额，量子效率作CO2光合作用曲线：CO2补偿点，CO2饱和点作温度光合作用曲线：光合作用最低温度，最适温度，最高温度测定光呼吸速率：零气法；外推法测定蒸腾速率；气孔导度等,LI-6400便携式光合作用测定系统,一、仪器,二、仪器的优点,1、叶室环境可以调控。如可以测在不同温

7、度、光强、CO2浓度下的光合作用。2、测定参数多。3、数据可存储，可与计算机连接。4、反应灵敏。5、固定叶面积，仪器自动计算各参数结果。,三、可测定的主要参数,Photosynthetic rate (mol CO 2 m -2 s -1 )Conductance to H 2 O (mol H 2 O m -2 s -1 )Reference cell CO 2 (mol CO 2 mol -1 )Sample cell CO 2 (mol CO 2 mol -1 )Intercellular CO 2 concentration (mol CO 2 mol -1 )Transpiratio

8、n rate (mmol H 2 O m -2 s -1 ),Reference cell H 2 O (mmol H 2 O mol -1 ) Sample cell H 2 O (mmol H 2 O mol -1 )Relative humidity in the sample cell (%)Flow rate to the sample cell (mol s -1 ) T leaf Temperature of leaf thermocouple (C)External quantum sensor (mol m -2 s -1 ),四、仪器原理,1、开放式气路连接系统 (1)LI

9、-6400领先于传统开放系统的地方在于它将气体分析器安装于传感器头上。这样节省了气流到达传感器的时间，并且，严格准确地反映出叶子的变化。 (2)开放系统的另一特点是可以通过各种方式改变入室气体的条件，如：湿度、CO2浓度、温度等等。,传感头与气体分析仪和叶室集于一体,具体的气体连接示意图,2、仪器通过公式自动计算各参数的值,(1)自动记录结果(2)叶面积固定=6cm2(3)如叶面积不足6，可改变叶面积的输入。,五、简单介绍主要操作流程,1、仪器连接,数据线和气路与主机连接,数据线和气路与感应头叶室的连接,连接好以后应该是这样,2、开机,电源开关,3、程序自动启动,4、启动后的主菜单,新的测定,功能键分别对应上面的小黑框中的英文,键盘与计算机相似,主界面,5、校正仪器,(1)流量校准(2)零点校准(3)红蓝光源校准,校准时H2O 和CO2的控制旋扭要放到Bypass位置,6、数据测量,F4是最常用的，测量按F4,测定时H2O 和CO2的控制旋扭要放到Bypass位置,按F1打开一个保存数据的文件,文件命名,夹住叶片,输入叶面积,数据自动与手动保存,关闭文件及保存数据,7、关机,(1)一定要退到主菜单下关闭电源。(2)关机后CO2和H2O的控制旋扭要放到中间位置。,CO2和H2O的控制旋扭,