CIRAS-4 — Портативная система измерения газообмена растений

CIRAS-4 – точная, надежная и производительная портативная система, идеально подходящая для работы в полевых условиях.

Низкий вес и небольшая площадь основания консоли системы CIRAS-4 существенно снижают нагрузку на пользователя, позволяют производить меньше нарушений на рабочем участке, а также обеспечивают доступ в самые труднодоступные места.

Ударопрочный корпус консоли защищен от неблагоприятных воздействий окружающей среды. Корпус состоит из алюминия и имеет ударопоглощающие накладки и основание из полиуретана.

Система питается от высокопроизводительной литий-ионной аккумуляторной батареи, обеспечивающей до 16 часов непрерывной работы.

Консоль системы CIRAS-4 может использоваться в двух вариантах: как открытая или закрытая система. В открытом режиме, отдельно стоящая консоль может служить дифференциальным газоанализатором CO2 и H2O, позволяющем анализировать общее содержание CO2 и H2O в окружающем пространстве. В закрытом режиме, укомплектованная фирменными или пользовательскими камерами, данная система позволяет производить исследования газообмена листьев, небольших растительных сообществ, почв и т.д. Система позволяет легко переключаться между этими двумя режимами функционирования.

Основные отличительные особенности системы CIRAS-4:

1. Малая площадь основания и легкий вес консоли (4,8 кг);
2. Встроенная литий-ионная аккумуляторная батарея, обеспечивающая до 16 часов непрерывной работы системы;
3. Четыре независимых не дисперсионных инфракрасных газоанализатора, обеспечивающих точный анализ содержания CO2 и парообразной влаги (H2O) в рабочей камере;
4. Автоматический контроль температуры, влажности, концентрации CO2 и уровня освещенности;
5. Синхронное измерение параметров дыхания и флуоресценции хлорофилла на одной и той же листовой поверхности;
6. Большой (7 дюймов) цветной ЖК дисплей (вариант исполнения – ЖКИ, работающий на пропускание и отражение (transflective LCD)) с оптимизированным углом наклона;
7. Условно, неограниченный объем памяти для хранения данных (собственная встроенная память устройства + возможность подключения внешних запоминающих устройств);
8. Гибкий, легко адаптируемый, пользовательский интерфейс;
9. Мощное программное обеспечение, со встроенной функцией программирования.

Компактная управляющая консоль системы CIRAS-4

Реализация измерений концентраций CO2 и H2O

Система CIRAS-4 содержит четыре независимых не дисперсионных инфракрасных газоанализатора, позволяющих производить точные синхронные измерения концентраций CO2 и H2O в среде, окружающей образец. Конструкция из 4-х газоанализаторов позволяет производить должное усреднение показаний, благодаря чему существенно снижается уровень шума и повышается точность. Контур обратной связи и автоматическая система кондиционирования позволяют с высокой точностью контролировать содержания CO2 и H2O в среде, окружающей образец, в случае экспериментальной необходимости.

Для большей точности, воспроизводимости и стабильности результатов, из конструкции оптической части системы CIRAS-4 полностью исключены любые движущиеся части, такие как: мотор модулятора и барабан со сменными светофильтрами. Отсутствие движущихся частей, кроме того, позволило существенно повысить общую износостойкость системы и снизить общий вес системы. Газоанализаторы состоят из источника инфракрасного излучения, рабочих ячеек, имеющих ровную поверхность с золотым покрытием, и детекторов, оптимизированных под анализ CO2 (длина волны – 4,26 мкм) и H2O (длина волны – 2,60 мкм). Газоанализаторы действуют по принципу абсолютных абсорбциометров, т.е. измеряют величину поглощения (абсорбции) инфракрасного излучения с заданной длинной волны. Оптическая система снабжена также термическим контролем и системой компенсации колебаний давления.

Диапазоны измеряемых значений: CO2: 0-10000 мкмоль моль-1; H2O: 0-75 мБар.

Контроль концентрации CO2 в среде, окружающей образец.

Система CIRAS-4 обеспечивает точный контроль условий среды, окружающей образец (температуры, влажности, освещенности и концентрации CO2). Система позволяет проводить разнообразные модельные эксперименты на растениях неинвазивным методом в полевых условиях. Каждый параметр контролируется автоматически, независимо и в широком диапазоне. Настройки на консоли можно изменять мануально (программное обеспечение будет осуществлять быструю доводку параметров окружающей образец среды под изменившиеся значения), а можно предварительно запрограммировать алгоритм эксперимента любой сложности.

Питание, требующееся для осуществления контроля за условиями среды окружающей экспериментальный образец, берется от литий-ионной аккумуляторной батареи, заключенной в контрольной консоли устройства. Вспомогательных внешних источников электропитания не требуется.

Внешний вид задней панели прибора

Система CIRAS-4 контролирует содержание CO2 в среде, окружающей образец, самостоятельно и полностью автоматически, согласно алгоритму пользователя. Для работы системы не требуется специальных резервуаров с предварительно заготовленной экспериментальной газовой смесью или каких-то внешних смесителей и компрессоров. Система CIRAS-4 укомплектована встроенной высокотехнологичной автоматической точной и надежной системой кондиционирования газовой смеси, поступающей в экспериментальную камеру. Система точно доводит концентрацию CO2 в экспериментальной газовой смеси путем смешения чистого CO2 с воздухом очищенным от примеси CO2. Источником чистого CO2 является стандартный 8 г баллончик со сжатым CO2. Очистка атмосферного воздуха от примеси CO2 производится путем пропускания его через картридж с натронной известью. Информация о концентрации CO2 в рабочей камере считывается микропроцессором с газоанализаторов системы и через систему обратной связи регулирует работу электронных подающих клапанов и смесителей-блендоров. Контроль концентрации CO2 происходит без изменения скорости потока экспериментальной газовой смеси. Одного картриджа CO2 в среднем хватает на целый день полевых работ. Картриджи CO2 легко заменяются, а система клапанов и смесителей требует минимального технического обслуживания.

Диапазон контролируемых концентраций CO2: 0-2000 мкмоль моль-1.

Система CIRAS-4 может быть легко настроена для работы с атмосферным воздухом, без автоматического контроля концентрации CO2 в окружающей образец среде. Систему CIRAS-4 можно использовать как отдельно стоящий открытый дифференциальный газоанализатор CO2 и H2O, измеряющей содержание данных газов на экспериментальном участке.

Контроль температуры

Модули температурного контроля являются стандартными и могут быть подключены к любой из фирменных рабочих листовых камер, производимых компанией PP Systems. Контролирующие температуру модули состоят из комбинации термоэлементов Пельтье, радиатора и вентилятора. Модули крепятся на верхнюю часть любой рабочей листовой камеры и позволяют осуществлять контроль температуры в среде окружающей экспериментальный образец. Пользователю предоставляется выбор из нескольких вариантов температурного контроля: довести температур воздуха в рабочей камере до заданного значения; довести температуру листа до заданного значения; довести температуру рабочей камеры до температуры окружающей среды; довести температуру листа до температуры окружающей среды.

Параметры температурного контроля могут быть отображены на дисплее устройства. Диапазон температурного контроля: от ~ 10°С ниже и до 15°С выше, по отношению к температуре окружающей среды. Пределы контроля температур: 0-45°С.

Контроль влажности

Системой CIRAS-4 осуществляется контроль концентрации водяного пара. Система имеет емкость с десикантом и контролируемую микропроцессором систему увлажнения. Система точно доводит концентрацию парообразной влаги в экспериментальной газовой смеси путем постепенного увлажнения атмосферного воздуха, прошедшего через емкость с десикантом. Информация о концентрации парообразной влаги в рабочей камере считывается микропроцессором с газоанализаторов системы и через систему обратной связи регулирует работу парогенераторов и смесителей-блендеров.

Контролируемый диапазон влажности: от 0 до точки выпадения росы, при каждой конкретной температуре.

Система CIRAS-4 легко может быть настроена для работы с атмосферным воздухом без автоматического контроля концентрации водяного пара в окружающей образец среде.

Контроль уровня освещенности (опция)

Все рабочие листовые камеры могут быть укомплектованы одним из компактных источников освещения на светодиодах для автоматического контроля уровня освещенности. Каждый источник освещения содержит систему красных, зеленых, голубых и белых светодиодов. Интенсивность свечения по каждому из четырех каналов может быть отрегулирована независимо и в очень широких пределах.

Диапазон контроля освещенности по каждому каналу: 0-2500 мкмоль м-2 с-1. (диапазон варьирования освещенности может меняться в зависимости от типа осветительного модуля).

Интенсивность освещения в 2500 мкмоль м-2 с-1 позволяет воспроизвести условия, характерные для таких экосистем как высокогорье или пустыня. Такой уровень освещенности приводит к избыточному насыщению фотосинтетического аппарата и запускает процесс фотоингибирования.

Рабочие листовые камеры

Система CIRAS-4 может быть укомплектована одной из двух рабочих камер: стандартная камера либо камера для широких, узких листьев и для хвойных. Данные камеры легко взаимозаменяются и поставляются в готовом к использованию виде. Каждая камера подключается непосредственно к консоли системы CIRAS-4. Материалы, из которых состоят рабочие камеры, позволяют свести к минимуму влияние различных неблагоприятных факторов на точность проводимых измерений.

Стандартная листовая камера PLC4 Universal Leaf Cuvette.

Например, сорбция паров воды на стенках камер и воздуховодов сведена к абсолютному минимуму. Сведено к абсолютному минимуму влияние утечек (диффузии) газовых смесей и различных концентрационных эффектов связанных с CO2.

Конструктивные особенности камер позволяют исключить влияние внешнего излучения дальней красной части спектра на процессы фотосинтеза изучаемого объекта. Камеры выполнены в виде двухстворчатых раковин-зажимов, позволяющих зажать и изолировать на время лист от окружающей среды. Края створок камер снабжены специальными прокладками из вспененной резины. Эти прокладки деликатно и плотно облегают образец, герметизируя камеру и не повреждая растение.

По умолчанию камеры комплектуются системами температурного контроля.

Камера PLC4 Leaf Cuvette комплектуется тремя сменными оконцами различного размера, используя которые пользователь может оптимизировать свою камеру под работу с листьями определенного размера.

Оконца камеры:

• выполнены из прозрачного материала, обрезающего внешнее излучение дальней красной части спектра;
• количество сменных окошечек: 3 шт.;
• размеры сменных окошечек: 25 мм × 7 мм / 18 мм в диаметре / 25 мм × 18 мм.

Камера для широких, узких листьев и для хвойных PLC4 Broad/Narrow/Conifer Leaf Cuvette (опция)

Камера PLC4 Broad/Narrow/Conifer Leaf Cuvette позволяет производить измерения широких и узких листьев, а также травы небольших побегов короткохвойных растений. Камера комплектауется тремя сменными оконцами, среди которых выпуклое полукруглое оконце, способное вместить 3D структуры (например, довольно объемные побеги короткохвойных растений).

Камера укомплектована одним миниатюрным силиконовым фотодиодным сенсором, позволяющим получать информацию о параметрах фотосинтетически активной радиации (ФАР) в плоскости образца. Снаружи камера комплектуется высококачественным датчиком ФАР. Внешний квантовый датчик обладает чрезвычайной точностью и полной коррекцией на косинус. Температура образца определяется с помощью встроенного температурного термистора. Кроме того, температура образца также может быть высчитана на основе общего энергетического баланса.

Оконца камеры:
Для широких листьев: 30 х 30 мм.
Для узких листьев: 86 х 37 мм.
Для хвойных: 76 мм (Д) × 36 мм (радиус); вариант исполнения — выпуклый полуцилиндр.

Светодиодные источники освещения (опция)

Стандартная комплектация системы CIRAS-4 позволяет проводить эксперименты в условиях внешнего (естественного) освещения. Светодиодные источники освещения позволяют проводить эксперименты в условиях контролируемого освещения. Для заказа доступны два источника освещения: для стандартной рабочей камеры; для камеры для широких / узких листьев / для хвойных. Оба источника освещения являются четырёхцветными (RGBW-FR) (красный / зелёный / синий / белый свет) (625, 528, 475, 425-700 нм). Каждый из них содержит также источник дальнего красного света (730 нм). Интенсивность освещения регулируется в диапазоне от — до 2500 мкмоль на м2 в с. Также регулируется интенсивность (доля, %) света в зависимости от длины волны.

Четырехцветный светодиодный источник освещения для стандартной рабочей камеры PLC4 Universal LED Light Unit (RGBW-FR)

Компактный четырехцветный источник освещения доступен в качестве дополнительного аксессуара для стандартной рабочей камеры системы CIRAS-4. Источник не входит в стандартный комплект поставки системы и, в случае необходимости, заказывается отдельно.

Данный источник освещения идеально подходит для проведения экспериментов в полевых условиях, т.к. является компактным, потребляет очень мало электроэнергии, генерирует очень мало тепла при работе и может быть легко установлен/демонтирован непосредственно в полевых условиях. Источник крепится к верхней створке рабочей камеры. Данный модуль может быть использован для получения кривых светового отклика растений. Параметры функционирования светового модуля могут задаваться вручную или изменяться автоматически, согласно предустановленной пользовательской программе эксперимента.

Четырехцветный светодиодный источник освещения для рабочей камеры для широких / узких листьев / для хвойных PLC4 Broad/Narrow/Conifer LED Light Unit (RGBW-FR)

Компактный четырехцветный источник освещения доступен в качестве дополнительного аксессуара для рабочей камеры для широких / узких листьев / для хвойных системы CIRAS-4. Источник не входит в стандартный комплект поставки системы и, в случае необходимости, заказывается отдельно.

Данный источник освещения идеально подходит для проведения экспериментов в полевых условиях, т.к. является компактным, потребляет очень мало электроэнергии, генерирует очень мало тепла при работе и может быть легко установлен/демонтирован непосредственно в полевых условиях. Источник крепится к верхней створке рабочей камеры. Данный модуль может быть использован для получения кривых светового отклика растений. Параметры функционирования светового модуля могут задаваться вручную или изменяться автоматически, согласно предустановленной пользовательской программе эксперимента.

Модуль измерения флуоресценции хлорофилла CFM-4 (опция)

Модуль CFM-4 является вспомогательным аксессуаром к системе CIRAS-4. Будучи подключен к универсальной листовой камера PLC4 Universal, данный модуль позволяет в синхронном режиме, на одной и той же листовой поверхности, проводить изучение параметров газообмена и флуоресценции хлорофилла. Кроме того, возможно также проведение независимых исследований параметров флуоресценции хлорофилла, без анализа данных о газообмене. Модуль обладает компактным дизайном — источник возбуждения флуоресценции и детектор флуоресценции совмещены в одной компактном блоке.

CFM-4 модуль может использоваться в двух режимах: как источник актинического освещения при анализе процессов газообмена, и как импульсный флуориметр, позволяющий проводить точный многофакторный анализ параметров флуоресценции хлорофилла растений.

Исследования параметров флуоресценции хлорофилла могут быть проведены на любых растениях, как со световой, так и с темновой адаптацией.

Осветительный модуль флуориметра CFM-4 способен выдавать вспышки насыщения интенсивностью до 10000 мкмоль м-2 с-1. Система может также производить последовательные ряды насыщающих импульсов (количество стадий настраивается) с инкрементом на возрастание/убывание интенсивности свечения (величина инкремента настраивается), благодаря чему становится возможным рассчитать «видимое значение Fm’». Фирменные рабочие листовые камеры и программное обеспечение системы CIRAS-4 позволяют также использовать, с целью анализа параметров флуоресценции хлорофилла, любой другой портативный импульсный флуориметр, из имеющихся на современном рынке.

Измеряемые и высчитываемые параметры флуоресценции хлорофилла

Система CIRAS-4 позволяет анализировать следующие параметры: Fo, Fv, Fm, Fs, Fo’, Fm’, Fv/Fm, ΦPSII, J, Fv’/Fm’, qP, qNP, NPQ, qL, ΦNQ, ΦNQ-K, ΦNPQ-G, ΦfD и др.

Данные о параметрах газообмена листовой поверхности и флуоресценции хлорофилла могут быть отображены в цифровом или графическом режиме на одном или нескольких экранах, на усмотрение пользователя.

Характеристики: