低成本叶绿素荧光成像系统.docx

农业科研新项目，低成本叶绿素荧光成像系统，检测植物生理状态叶绿素普遍存在于绿色植物中，主要包括叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c、叶绿素d、叶绿素f,以及细菌叶绿素、原叶绿素等。植物光合作用过程中释放的叶绿素荧光与光化学反应紧密耦合，其荧光信号采集是光合作用效率、植物生理及环境胁迫等无损的测试手段。江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室、江南大学物联网工程学院与其他机构组成科研团队，针对获取叶绿素荧光信号成像系统通常价格昂贵的问题，提出一种低成本叶绿素荧光成像系统设计方案。开始该研究方案，叶绿素荧光成像系统主要由激发光灯组、CMOS相机及其控制电路和智能手机上位机三部分组成。激光发灯组采用1ED面光源和碗状结构，通过对光场的仿真分析保证光照强度和均匀性;采用微型CMoS相机进行荧光图像采集,利用智能手机作为上位机完成激发光控制，并将数据回传至手机或服务器进行分析、处理、存储及显示。(a)光强180档位下(b)光强180档位下(C)光强180档位下第5帧荧光图像第15帧荧光图像第25帧荧光图像(d)光强于60、120、180、255档位下叶片RO1区域的平均荧光强度变化图和拟合曲线图基于该方案，制造了一款仪器样机，其激发光强最大为6250Hmo1/(m2s),光场整体变化幅度偏差为2%,光谱范围为4001000nm,稳定的采集频率最高可达42fs,具备连续光激发和调制脉冲激发功能。(a)原始荧光图像(b),荧光图像通过叶绿素荧光图像采集实验验证了本仪器的有效性。该仪器结构简单、造价成本低，在植物生理状态检测领域有着很好的应用价值。