[发明专利]基于叶绿素荧光的浮游植物光合作用检测装置与方法

摘要

本发明公开了一种基于叶绿素荧光的浮游植物光合作用检测装置与方法，包括激发-发射光学结构、激发光源驱动模块、主控模块、结构相同的荧光检测模块与光源参考光检测模块。本发明采用可变光脉冲光源，结合双通道信号检测模块，实现单周转、多周转和弛豫三种光诱导荧光动力学过程的快速准确测量，通过解析荧光动力学曲线获得光合作用的功能吸收截面、最大光化学量子效率、电子传递速率等诸多表征光合作用状态的细节参数。

主权项

基于叶绿素荧光的浮游植物光合作用检测装置，其特征在于：包括激发‑发射光学结构、激发光源驱动模块、主控模块、结构相同的荧光检测模块与光源参考光检测模块，其中：所述激发‑发射光学结构包括样品池、多个阵列排列的LED芯片构成的激发光源，激发光源设置在样品池正面外，且激发光源光路前端向样品池依次设置有滤光片、石英导光柱，样品池与正面垂直的一侧外依次设置有聚焦透镜、滤光片、干涉滤光片、光电倍增管PMT，激发光源的出射光经过滤光片滤光后被石英导光柱导入样品池，在样品池内激发产生的荧光在90度方向依次通过聚焦透镜、滤光片、干涉滤光片后被光电倍增管接收；所述激发光源驱动模块包括直接数字式频率合成器DDS、储能单元、大功率MOS管，直接数字式频率合成器DDS输出端通过大功率MOS管与激发‑发射光学结构中激发光源连接，储能单元亦与激发光源连接。所述荧光检测模块与光源参考光检测模块分别包括双通道模拟开关、快速荧光检测通道、锁相荧光检测通道，激发‑发射光学结构中光电倍增管通过双通道模拟开关分别与快速荧光检测通道、锁相荧光检测通道连接，快速荧光检测通道包括前置放大电路、高速数/模转换器、FPGA驱动器、快速数据传输接口，前置放大电路输入与双通道模拟开关连接，前置放大电路输出与高速数/模转换器输入连接，高速数据采集电路输出与FPGA驱动器输入连接、FPGA驱动器输出与快速数据传输接口输入连接，快速数据传输接口输出与主控模块的快速数据传输接口连接。锁相荧光检测通道包括输入端放大器、带通滤波器、信号触法器、移相器、乘法器、低通滤波器、输出放大器，PMT产生的荧光信号传输给输入端放大器、输入端放大器输出与带通滤波器输入连接、DDS信号作为参考信号传输给信号触法器、信号触法器输出与移相器输入连接、移相器输出和带通滤波器输出作为乘法器输入、乘法器输出与低通滤波器输入连接、低通滤波器输出与输出放大器输入连接、输出放大器输出与主控模块数/模转换器连接。所述主控模块由Cortex‑M8处理器构建而成，主控模块中Cortex‑M8处理器分别与荧光检测模块和光源参考光检测模块中快速数据传输接口输出、锁相检测电路输出连接。