光生物學(xué)研究技術(shù)

作者: 2019年09月09日 來源:全球化工設(shè)備網(wǎng) 瀏覽量:
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智能LED光源與生長箱SpectraPen手持式高光譜儀Specim高光譜成像技術(shù)FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)Thermo-RGB紅外熱成像技術(shù)智能LED光源與FytoScope生長箱歐洲科研級智能LED光源技術(shù)不同波段、不同光強智能LED光源供選

 

智能LED光源與生長箱

SpectraPen手持式高光譜儀

Specim高光譜成像技術(shù)

FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)

Thermo-RGB紅外熱成像技術(shù)

 

智能LED光源與FytoScope生長箱

  • 歐洲科研級智能LED光源技術(shù)
  • 不同波段、不同光強智能LED光源供選配
  • 調(diào)制式光源,可模擬晝夜節(jié)律、多云天氣等不同光照狀態(tài)
  • 可選配不同光敏色素激發(fā)光源、不同比例光質(zhì)(如不同比例紅光與遠紅光)
  • 應(yīng)用于植物科學(xué)、作物科學(xué)、光生物技術(shù)、光醫(yī)學(xué)與光療研究、生物培養(yǎng)與氣候室等

1. SL3500智能LED光源儀:

有白色、冷白色、紅色、綠色、藍色及遠紅不同光源,最大光強達3,000 µmol.m-2.s-1 @ 20 cm,有13x13cm、20x20cm、20x30cm不同規(guī)格

 

2.Fyto智能LED光源板、智能LED光源管、智能LED培養(yǎng)臺(架):

可選配單色光源、雙色光源或多色光源板,客戶定義protocols,每一種波段光源可獨立1%-100%精確調(diào)控,高穩(wěn)定性、高均一性、低功耗,可連續(xù)使用70000小時;標配27x81cm或27x41cm。模塊式智能LED光源管,強度1%-100%可調(diào),標配5700K冷白光(可選配其它顏色),光量子通量2000 µmol.m-2.s-1用于溫室、培養(yǎng)臺架等。單層或多層培養(yǎng)臺或培養(yǎng)架,標配冷白光+紅外光(模擬自然光照),可選配其它波段其它顏色LED光源

 

3、FytoScope培養(yǎng)箱/生長室

基于智能LED光源技術(shù),溫度、濕度及CO2調(diào)控。包括FS360臥式人工氣候箱/生長箱或FS130小型立柜式培養(yǎng)箱和FS-RI大型立柜式生長室、FS-WI步入式生長室等。

 

4、集裝箱式生長艙/氣候艙

Growth Capsule生長艙/氣候艙采用集裝箱式設(shè)計,可方便移動運輸,由一個獨立的單元或兩個單元組成。Growth Capsule意味著可以在任何地點、任何環(huán)境條件下進行生態(tài)環(huán)境模擬實驗和植物培養(yǎng)!

 

5、藻類培養(yǎng)與在線監(jiān)測

包括FMT光養(yǎng)生物反應(yīng)器、MC1000多通道藻類培養(yǎng)與監(jiān)測系統(tǒng)等,可選配不同光源、多通道光源,光源、溫度及CO2/pH調(diào)控,可在線監(jiān)測藻類葉綠素?zé)晒?、CO2/CH4/O2及光密度等,可與MS GAS-100質(zhì)譜聯(lián)用。

 

 

SpectraPen手持式高光譜儀

1、SpectraPen mini高光譜儀

ü Mini版手持式高光譜儀,緊湊、防濺水,重量僅60g

ü 紫外光-可見光-近紅外波段,340-850nm

ü 光譜測量、光通量測量、光輻射測量

ü 手機APP在線數(shù)據(jù)采集測量

 

2、SpectraPen-LM手持式高光譜儀

SpectraPen LM510是目前功能最為全面的多用途手持式高光譜儀,不但可以測量光譜特征曲線,同時計算用戶指定波段的Lux(勒克斯)、Lumen(流明)、PAR(光合有效輻射)和Watt(瓦特)值,用于在實驗室、溫室或野外進行光強、光質(zhì)和光譜圖測量。還可以應(yīng)用于環(huán)境、農(nóng)業(yè)和生態(tài)學(xué)研究,比如人造光源測試、自然光監(jiān)測等。

SpectraPen LM510通過觸控屏進行操作,配備余弦校正頭和內(nèi)置GPS,由可充電鋰電池供電。光譜圖和所有計算數(shù)據(jù)都能夠?qū)崟r顯示并自動存儲到儀器內(nèi)存中。通過專用軟件包可將數(shù)據(jù)通過USB或藍牙下載到電腦中并進行進一步的數(shù)據(jù)處理。

3、SpectraPen-SP手持式高光譜儀

用于快速測量光譜吸收、反射、透射、顏色分析、熒光測量等,有UVIS和NIR兩個量程版本,前者光譜范圍為340-780nm,后者為640-1050nm。

4、PlantPen手持式NDVI/PRI測量儀

PlantPen是一款在葉片尺度上(帶葉夾)快速測量植物反射光譜指數(shù)的便攜式儀器,配置有NDVI或PRI這兩種應(yīng)用最為廣泛的植物光譜反射指數(shù)(用戶也可定制其它植物光譜反射指數(shù)):PlantPen PRI 和PlantPen NDVI,PRI (Photochemical Reflectance Index) 為光化學(xué)反射指數(shù)。NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)為歸一化植被指數(shù)。

5、PolyPen手持式植物光譜反射指數(shù)測量儀

PolyPenRP 410)是一款葉夾式高光譜儀,通過內(nèi)置光源(氙氣白熾燈380-1050nm)和高靈敏度檢測器測定植物葉片的反射光譜,還可以測定透光度和光譜吸收率。PolyPen軟件內(nèi)置了幾乎所有常用的植物光譜反射指數(shù)公式,例如NDVI,PRI,NDGI等,測得的數(shù)據(jù)以圖形或數(shù)據(jù)表的形式實時顯示在儀器的顯示屏上,并儲存在儀器的內(nèi)存里,可通過USB或藍牙下載到電腦里。PolyPen有380-790nm和640-1050nm兩個波段范圍可供選擇。

 

6、PolyPen-Aqua試管式高光譜儀

PolyPen-Aqua試管式高光譜儀用于測量液體樣品的光吸收和光投射,波段范圍為380-790nm,內(nèi)置氙氣燈光源、GPS,觸摸屏操作,既適于實驗室也適于野外使用(參見上右圖)

7、LaiPen手持式葉面積儀

LaiPen LP110葉面積指數(shù)測量儀用于測量闊葉冠層的葉面積指數(shù)(Leaf Area IndexLAI),其主要技術(shù)特點為:

  • 結(jié)構(gòu)緊湊、便攜性強,檢測器、控制單元、存儲單元集成于僅手機大小的儀器內(nèi),重量僅180g
  • 環(huán)境適應(yīng)性強,大部分日照條件下都可以得到準確的數(shù)據(jù),無需其他測量LAI的儀器要求的有云或者特定日傾角等條件
  • 內(nèi)置藍牙與USB雙通訊模塊, GPS模塊,輸出帶時間戳和地理位置的數(shù)據(jù)
  • 配置靈活,可以手持測量,也可配備三角架進行自動監(jiān)測
  • 可同時測量葉面積指數(shù)和光合有效輻射PAR

 

Specim高光譜成像技術(shù)

芬蘭Specim公司,國際高光譜成像技術(shù)的領(lǐng)航者,其產(chǎn)品技術(shù)涵蓋可見光-近紅外(VNIR)、短波紅外(SWIR)、中波紅外(MWIR)及長波紅外LWIR高光譜成像,廣泛應(yīng)用于植物/作物科學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)、中藥學(xué)、地質(zhì)地球科學(xué)、生態(tài)與環(huán)境科學(xué)及工業(yè)領(lǐng)域等。

  • 植物/作物表型組學(xué)研究分析
  • 作物育種與種子品質(zhì)檢測
  • 食品檢測
  • 植物/作物脅迫生理響應(yīng)
  • 作物病理學(xué)分析與病原檢測
  • 中藥成分分析與品質(zhì)檢測
  • 光生物學(xué)研究

1. Specim IQ 手持式VNIR高光譜成像儀

IQ手持式高光譜成像儀是Specim于2017年研制生產(chǎn)的新輕便型高光譜成像儀,集高光譜數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和處理結(jié)果可視化于一體,一經(jīng)問世即引起全球的關(guān)注,并榮獲德國設(shè)計協(xié)會“紅點設(shè)計獎”——國際公認的全球工業(yè)設(shè)計高級獎項、連續(xù)兩年獲得“inVISION全球創(chuàng)意獎”(inVISION Top Innovations 2018 award)。IQ通過自帶的觸摸屏就可實時實現(xiàn)基本數(shù)據(jù)的采集和分析過程,實現(xiàn)智能化操作,克服了市場上高光譜相機操作復(fù)雜、使用不便等缺點。

 

主要技術(shù)性能指標:

1) 機身小巧輕便,只有1.3kg,實現(xiàn)輕松手持操作;

2) 和取景器雙鏡頭

3) 一體式設(shè)計,內(nèi)置自動推掃、數(shù)據(jù)采集處理、操作系統(tǒng)、觸摸屏及操作鍵、GPS等

4) 現(xiàn)場實時快速檢測、全自動智能分析、高質(zhì)量光譜大數(shù)據(jù)

5) 波段范400-1000nm,7nm分辨率,204個波段

6) 像分辨率512x512像素,像素大小17.58um

7) 31度,物距15cm至無窮遠1m55x55cm

8) 數(shù)據(jù)格式:Specim數(shù)據(jù)集,與ENVI等兼容

9) 32GB SD存儲卡,可通過USB輸出

10) 5200mAh鋰電電池

11) 防護級別:IP5x,可選配防護外套

2、Specim FX10/FX17/FX50輕便型高光譜成像儀

FX系列輕便型高光譜儀涵蓋可見光、近紅外及中波紅外三個波段,包括400-1000nm(FX10)、900-1700nm(FX17)和2700-5300nm(FX50)三款,具備便攜性強、成像速度快、信噪比高等特點,2017年inVISION雜志評為“機器視覺超佳創(chuàng)新獎”。

  

功能特點:

1) 擁有GigE VisionCameraLink兩種接口選擇,配置軟件開發(fā)包,滿足用戶的多樣化需求

2) 線陣推掃成像方式,在具有高速成像的同時,同一時間獲得目標區(qū)域的所有光譜信息數(shù)據(jù),保證每一個空間像素的光譜純潔度,為客戶提供更加真實準確的高光譜數(shù)據(jù)

3) 采用高透光率的光學(xué)設(shè)計(F/1.7),把相機的聚光能力提升到了一個嶄新的標準,并且只需要一個線光源就可滿足設(shè)備需求

4) 經(jīng)過實驗室統(tǒng)一進行波長標定,保障每臺設(shè)備都可產(chǎn)生相同的可重復(fù)光譜數(shù)據(jù),方便安裝和替換,無需返廠再次標定

5) 高靈敏度快速光學(xué)結(jié)構(gòu),成像速度快,全譜段采集速度為330行/秒

6) 采集方式靈活,具備多區(qū)域選擇功能(MRO),波段可選,既可選擇采集全部220波段,也可選擇感興趣的任一波段

7) 結(jié)構(gòu)緊湊小巧,操作簡便

8) 高速成像、高信噪比

9) 新推出MLIR中波段高光譜成像FX50,用于材料分類檢測(木材、紙、地質(zhì)、塑料等)、溫度成像、氣體泄漏成像等

主要技術(shù)指標:

 

FX10

FX17

FX50

波段范圍

400-1000nm

950-1700nm

2700-5300nm

波段數(shù)量

224

224

154(2-bin)

光譜分辨率 FWHM

5.5nm

8nm

8.44nm

空間分辨率

1024像素

640像素

640像素

幀頻

330 FPS

670 FPS

380 FPS

視野(FOV)

38度

38度

24/45/60

光圈

F/1.7

F/1.7

F/2.0

信噪比(SNR)

600:1

1000:1

1600:1(dynamic range/noise)

端口

CameraLink/GigE

CameraLink/GigE

GigE

尺寸規(guī)格

150x85x71mm

150x85x71mm

280x202x169mm

重量

1.26kg

1.56kg

7kg

3、Specim AisaIBIS葉綠素?zé)晒飧吖庾V成像儀

AisaIBIS葉綠素?zé)晒飧吖庾V成像儀由Specim公司與德國Juelich研究中心為歐洲太空局(ESA)地球探測項目(FLEX)研制的Hyplant傳感器,是世界上一款商業(yè)化高光譜葉綠素?zé)晒獬上駜x,采用夫瑯和費線深度法,可以檢測太陽輻射誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒猓?/span>Sun-induced Fluorescence),用于陸空雙基植物葉綠素?zé)晒飧吖庾V成像測量分析,可得到NDVI、EVI、F760(植物葉綠素?zé)晒猓┑葏?shù)。

 

4、SisuCHEMA高光譜成像分析系統(tǒng)

SisuCHEMA高光譜成像分析系統(tǒng)是一套完整的高光譜成像分析工作站,整合了VNIR至SWIR高光譜成像技術(shù)、自動掃描技術(shù)及高光譜物質(zhì)分析技術(shù)(軟件),使用者只需要將放置在樣品盤中的待檢樣品置于推掃臺上,即可通過軟件進行掃描控制,實時進行光譜二維影像信息的獲取和保存,可同時對大量的樣品或不同形狀的樣品進行光譜成像測量分析,包括組成成分/化學(xué)組成量化數(shù)據(jù)及其分布信息等,樣品最大為200x300x45mm,對10mm以下樣品其分辨率可達30μm。

  • 植物表型組學(xué)研究分析
  • 蛋白組學(xué)研究分析
  • 代謝組學(xué)研究分析
  • 藻類表型研究分析
  • 種子品質(zhì)檢測、活力檢測
  • 植物病理、病原檢測
  • 中草藥檢測研究
  • 根系分析
  • 食品檢測分析
  • 海洋科學(xué)研究

主要技術(shù)指標:

 

VNIR

NIR

SWIR

波段范圍

400-1000nm

900-1700nm

1000-2500nm

光譜分辨率 FWHM

2.8nm

6nm

10nm

空間分辨率/行

1312像素

320像素

384像素

像素大小

38 - 152 μm

30 - 600 μm

24 - 600 μm

視野

50-200mm

10-200mm

10-200mm

掃描速度

最大100行/秒,對應(yīng)3mm/s@30 μm像素、30mm/s@300 μm像素

掃描時間

320x320分辨率@256波段情況下小于7秒

照明

Specim 線性散射光源

數(shù)據(jù)格式

BIL格式,與ENVI兼容

校準

光譜出廠前已校準,每次掃描分析前自動參照標定

5、SpectraScan推掃式高光譜成像系統(tǒng)

SpectraScan推掃式高光譜成像系統(tǒng)基于Specim推掃式高光譜成像分析技術(shù),由高光譜成像儀、自動掃描臺架(可選配近地遙感平臺、EcoDrone無人機遙感平臺等)和數(shù)據(jù)采集處理軟件組成,用于植物表型分析、植物生理生態(tài)學(xué)研究、遺傳育種、種子質(zhì)量檢測、中草藥鑒定、食品檢測、動物表型分析、文物鑒定、地礦探測等領(lǐng)域。

常用高光譜成像儀選型:

 

FX10

PFD4k

sCMOS

FX17

SWIR

FX50

波段范圍

400-1000nm

950-1700nm

1000-2500nm

2.7-5.3μm 

光譜分辨率(FWHM)

5.5nm

3.0nm

2.9nm

8nm

12nm

8.44/35nm

波段

224

768

946

224

288

154

空間分辨率(像素)

1024

1775

2184

640

384

640

光圈

F/1.7

F/2.4

F/2.4

F/1.7

F/2.0

F/2.0

信噪比

600:1

 

 

1000:1

1050:1

1600:1

幀頻(fps)

330

100

100

670

450

380

重量

1.26kg

2.7kg

>2.0kg

1.56kg

>14kg

7kg

可根據(jù)需要選配其它技術(shù)指標高光譜成像如AisaOWL長波段紅外LWIR高光譜成像、AisaFENIX400-2500nm全波段高光譜成像、AisaKESTREL 600-1640nm高光譜成像等

 

 

葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)與FluorCam葉綠素?zé)晒獬上?/span>

PSI公司總裁Trtilek博士與首席科學(xué)家Nedbal教授等先后研制生產(chǎn)了世界上首款雙調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x(Martin Trtilek etc. Dual-modulation LED kinetic Fluorometer. Journal of Luminescene, 1997)、手持式葉綠素?zé)晒鈨x,并首次將PAM葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)與CCD技術(shù)結(jié)合在一起,研制成功了FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)(Nedbal etc. Kinetic imaging of chlorophyll fluorescence using modulated light. Photosynthesis research, 2000),并于1997年為美國華盛頓大學(xué)提供了首臺商業(yè)FluorCam系統(tǒng)。FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)成為上世紀90年代葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)的重要突破,使科學(xué)家們對光合作用與葉綠素?zé)晒獾难芯恳幌伦舆M入二維世界,并成為現(xiàn)代基因組學(xué)、表型組學(xué)及遺傳育種研究的有力工具。(詳細介紹參見“FluorCam葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)及其應(yīng)用”)

 

易科泰生態(tài)技術(shù)公司提供葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)全面解決方案:

  • FluorPen、AquaPen手持式葉綠素?zé)晒鈨x及葉綠素?zé)晒獗O(jiān)測方案,葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)盡在掌握中
  • FL6000雙調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x,時間分辨率可達1微秒,PAM脈沖調(diào)制、OJIP快速熒光動力學(xué)、QA再氧化動力學(xué)、S狀態(tài)轉(zhuǎn)換、光響應(yīng)曲線、STF單周轉(zhuǎn)飽和光脈沖葉綠素?zé)晒鈩討B(tài)、TTF雙周轉(zhuǎn)光脈沖葉綠素?zé)晒鈩討B(tài)、MTF多周轉(zhuǎn)脈沖葉綠素?zé)晒鈩討B(tài)、FRR、等protocols及多光譜激發(fā)葉綠素?zé)晒夂屯饺芙庋酰ü夂献饔茫y量全面技術(shù)方案,還可與TL6000葉綠素?zé)後尮鉁y量技術(shù)配合應(yīng)用。

  • FKM葉綠素?zé)晒鈩討B(tài)顯微成像與光譜分析系統(tǒng)——細胞與亞細胞水平葉綠素?zé)晒馀c多光譜熒光動態(tài)成像(參見上圖)
  • FluorCam便攜式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)——野外便攜式葉綠素?zé)晒獬上穹治龅膬?yōu)良選擇
  • FluorCam封閉式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)——植物生理生態(tài)研究、臺式高通量表型分析
  • FluorCam模塊式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)——有13x13cm標準版和20x20大型版,可選配多激發(fā)光多光譜熒光成像
  • FluorCam大型版葉綠素?zé)晒獬上衿脚_,有實驗室版和野外版供選配,成像面積35x35cm
  • FluorCam多光譜熒光成像技術(shù)方案
  • FluorCam樣帶掃描式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)
  • FluorCam光合聯(lián)用葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)
  • FluorCam葉綠素?zé)晒馀c高光譜成像聯(lián)用系統(tǒng)
  • FluorCam葉綠素?zé)晒獬上衽c紅外熱成像聯(lián)用系統(tǒng)

 

Thermo-RGB紅外熱成像技術(shù)

所有高于絕對零度(-273攝氏度)的物體都會發(fā)出紅外輻射(熱量),這種輻射熱可以用紅外輻射傳感器測量到,如易科泰生態(tài)技術(shù)公司提供的Spectra-Thermo光譜與熱輻射監(jiān)測系統(tǒng)(參見下左圖),可以用于監(jiān)測光合有效輻射、NDVI/PRI及葉片、冠層、樹干等的溫度(為非成像系統(tǒng),可選配Thermo-RGB紅外熱成像)。

 

左圖:Spectra-Thermo光譜與熱輻射監(jiān)測系統(tǒng);右圖:Thermo-RGB紅外熱成像

紅外熱成像則可以對視野內(nèi)物體發(fā)出的紅外輻射熱進行成像(參見上右圖),使物體表面溫度分布可視化(一般用偽彩顯示二維溫度變化)。

 

易科泰生態(tài)技術(shù)公司為植物科學(xué)研究提供紅外熱成像測量分析全面解決方案:

  • Thermo-RGB技術(shù),紅外熱成像與RGB融合成像分析,可自動測量分析陽光照射葉片(sunlit-leaves)溫度及覆蓋度、陰影葉片溫度及覆蓋度、土壤溫度及覆蓋度等,并進行冠層顏色分析測量、頻率直方圖分析等
  • 科研級紅外熱成像,多點黑體和環(huán)境溫度校準并具備校準證書,保障每個像素都給出精確的溫度值
  • 波段7.5-13.5μm,分辨率640x512像素,溫度靈敏度可達0.03攝氏度(30mk)
  • 強大的軟件分析功能,可即時顯示任意點的點溫、線性范圍溫度分布曲線、任意區(qū)域范圍平均溫度及最大最小溫度、溫度分布頻率直方圖、3D溫度分布等等
  • 手持式、在線式、固定監(jiān)測式等不同選配方案
  • 紅外熱成像與葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)集成方案
  • 紅外熱成像與高光譜成像技術(shù)集成方案
  • 無人機紅外熱成像遙感技術(shù)方案
  • 應(yīng)用于植物氣孔導(dǎo)度研究、植物脅迫特別是干旱脅迫成像分析研究等
  • 植物水分脅迫指數(shù)mapping技術(shù)方案

 

左圖:野外紅外熱成像監(jiān)測;右圖:稻田干旱脅迫紅外熱成像分析研究

 

左圖:小麥抗旱性監(jiān)測;右圖:無人機紅外熱成像遙感監(jiān)測作物干旱脅迫

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