NL9101639A - Method and measuring instrument for determining photosynthesis quantum yield - Google Patents
Method and measuring instrument for determining photosynthesis quantum yield Download PDFInfo
- Publication number
- NL9101639A NL9101639A NL9101639A NL9101639A NL9101639A NL 9101639 A NL9101639 A NL 9101639A NL 9101639 A NL9101639 A NL 9101639A NL 9101639 A NL9101639 A NL 9101639A NL 9101639 A NL9101639 A NL 9101639A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- measuring
- light
- fluorescence
- saturation
- lamp
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6486—Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N2021/635—Photosynthetic material analysis, e.g. chrorophyll
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N2021/8466—Investigation of vegetal material, e.g. leaves, plants, fruits
Abstract
Description
Werkwijze en meetinrichting voor het bepalen van het cruantum-rendement van de fotosynthese.Method and measuring device for determining the cruum yield of photosynthesis.
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bepalen van het quantumrendement van de fotosynthese.The invention relates to a method for determining the quantum efficiency of photosynthesis.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een meetinrich-ting voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze.The invention also relates to a measuring device for carrying out such a method.
Het quantumrendement van de fotosynthese is een maat voor de omzetting van koolzuur en water in glucose onder invloed van licht. Het geeft informatie over de groei van planten, zowel in positieve zin als het gaat om de productie van gewassen, als in negatieve zin als het gaat om de invloed van milieuverontreinigingen. Het is ook een maat voor de kwaliteit van potplanten en snijbloemen en kan, bijvoorbeeld, worden gebruikt bij het beoordelen van de houdbaarheid of bij selectie op stressbestendigheid.The quantum efficiency of photosynthesis is a measure of the conversion of carbonic acid and water into glucose under the influence of light. It provides information about the growth of plants, both in a positive sense when it comes to crop production, and in a negative sense when it comes to the impact of environmental pollution. It is also a measure of the quality of potted plants and cut flowers and can be used, for example, in assessing shelf life or when selecting for stress resistance.
De chlorophylmoleculen in de bladgroenkorrels absorberen licht en raken daardoor in geëxciteerde toestand. Deze moleculen kunnen door afgifte van electronen bijdragen aan de fotosynthesereac-tie. Een deel van de excitatie-energie gaat echter verloren door omzetting in warmte of door uitzending van licht (fluorescentie). Deze fluorescentie staat derhalve in nauw verband met de fotosynthese en wordt gemeten met zogenaamde chlorophyl-fluorometers.The chlorophyll molecules in the leafy green granules absorb light and thereby become excited. These molecules can contribute to photosynthesis reaction by the release of electrons. However, some of the excitation energy is lost by conversion to heat or by the emission of light (fluorescence). This fluorescence is therefore closely related to photosynthesis and is measured with so-called chlorophyll fluorometers.
De tot nu toe bekende fluorometers zijn inductie-fluorome-ters die gebruik maken van het "Kautsky-effect". Hierbij wordt een blad ingeklemd in een houder en gedurende circa 15 minuten aan het donker aangepast. Vervolgens wordt een conditioneringslicht aangeschakeld. Hierbij vertoont de fluorescentie van het blad een schommeling (inductie) met het karakter van een gedempte oscillatie. Na een periode van tenminste 5 minuten heeft de fotosynthese in het blad zich aan het conditioneringslicht aangepast en is de fluorescentie stationair geworden. Bij de meest recente chlorophyl-fluorometer kunnen gedurende de fluorescentie-inductie verzadigende lichtpulsen worden toegediend. Uit de verhouding van de fluorescentie onder het conditioneringslicht en het verzadigingslicht kan, blijkens recent onderzoek, het quantumrendement van de fotosynthese (Φρ) worden bepaald. Dit gegeven heeft alleen praktische betekenis als de plant zich in een stationaire toestand bevindt, dat wil zeggen zich heeft aangepast aan het condit ionerings1icht.The fluorometers known hitherto are induction fluorometers that make use of the "Kautsky effect". A leaf is clamped in a holder and adapted to the dark for about 15 minutes. Then a conditioning light is switched on. The fluorescence of the blade shows a fluctuation (induction) with the character of a damped oscillation. After a period of at least 5 minutes, the photosynthesis in the leaf has adapted to the conditioning light and the fluorescence has become stationary. The most recent chlorophyll fluorometer can deliver saturating light pulses during fluorescence induction. According to recent research, the ratio of the fluorescence under the conditioning light to the saturation light can be used to determine the quantum efficiency of photosynthesis (Φρ). This fact has practical significance only if the plant is in a stationary state, that is, it has adapted to the condition of ionizing light.
Een nadeel van de beschreven bekende werkwijze en inductie- fluorometers is dat de omgevingscondities van de plant, met name het omgevingslicht, worden verstoord. Voor praktische toepassingen is meting onder omgevingscondities echter zeer wenselijk. Een tweede nadeel is dat de plant zich eerst moet aanpassen aan het conditioneringslicht (tenminste 5 minuten) alvorens een praktisch zinvolle bepaling van quantumrendement kan worden gedaan. Hierdoor neemt deze bepaling veel tijd in beslag. Bovendien is de bekende apparatuur ontwikkeld voor laboratoriumgebruik en te onhandelbaar voor snelle, routinematige metingen in het veld.A drawback of the known known method and induction fluorometers is that the ambient conditions of the plant, in particular the ambient light, are disturbed. However, for practical applications, measurement under ambient conditions is highly desirable. A second drawback is that the plant must first adapt to the conditioning light (at least 5 minutes) before a practically meaningful determination of quantum efficiency can be made. As a result, this provision takes a long time. In addition, the known equipment has been developed for laboratory use and is too unwieldy for fast, routine measurements in the field.
Het is dan ook het doel van de uitvinding een werkwijze alsmede een meetinrichting voor het bepalen van het quantumrendement van de fotosynthese van een plant in omgevingsomstandigheden te verschaffen. Een verder doel van de uitvinding is het een compacte meet inrichting voor het bepalen van het quantumrendement van de fotosynthese van een plant te verschaffen.It is therefore the object of the invention to provide a method as well as a measuring device for determining the quantum efficiency of the photosynthesis of a plant in ambient conditions. A further object of the invention is to provide a compact measuring device for determining the quantum efficiency of a plant's photosynthesis.
Hiertoe verschaft de uitvinding een werkwijze voor het bepalen van het quantumrendement van de fotosynthese van een plant, welke werkwijze omvat: - het door meetlicht belichten van een zich in omgevingslicht bevindende plant, en het meten van de door het meetlicht opgewekte fluorescentie (F), - het inschakelen van additioneel verzadigend licht en vervolgens op overeenkomstige wijze meten van de kort na aanschakeling optredende maximale waarde van de geïnduceerde fluorescentie (Fm), - het bepalen van het quantumrendement van de fotosynthese Φ = 1-F/F . ρ 'mTo this end, the invention provides a method for determining the quantum efficiency of photosynthesis of a plant, which method comprises: - exposing a plant in ambient light by measuring light, and measuring the fluorescence (F) generated by the measuring light, - switching on additional saturating light and then measuring the maximum value of the induced fluorescence (Fm) occurring shortly after switching on, - determining the quantum efficiency of photosynthesis Φ = 1-F / F. ρ 'm
Het meetlicht is "analytisch", dat wil zeggen heeft een zodanige geringe lichtsterkte dat de toestand waarin de plant zich bevindt niet merkbaar wordt beïnvloed. Hierdoor is het dus mogelijk het quantumrendement van de fotosynthese van een plant in omgevingslichtomstandigheden te meten.The measuring light is "analytical", that is to say it has such a low brightness that the condition of the plant is not appreciably influenced. This makes it possible to measure the quantum efficiency of a plant's photosynthesis in ambient light conditions.
Bij voorkeur wordt het meetlicht gemoduleerd en de fluorescenties synchroon met de modulatie gedetecteerd. Hierdoor kan op eenvoudige en efficiënte wijze de door het meetlicht opgewekte fluorescentie gescheiden worden van de door het omgevingslicht en het verzadigingslicht opgewekte fluorescentie.Preferably, the measuring light is modulated and the fluorescence detected synchronously with the modulation. This makes it easy and efficient to separate the fluorescence generated by the measuring light from the fluorescence generated by the ambient light and the saturation light.
Bij voorkeur wordt tevens het op de plant vallende omgevingslicht gemeten. Hierdoor kan niet alleen het quantumrendement van de fotosynthese worden gemeten, maar kan tevens het fotosyntheseniveau worden bepaald, zijnde het product van het fotosynthese rendement en het opvallende omgevingslicht.Preferably, the ambient light falling on the plant is also measured. Not only can this measure the quantum efficiency of photosynthesis, but it is also possible to determine the photosynthesis level, being the product of the photosynthesis efficiency and the striking ambient light.
Met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding is het mogelijk het quantumrendement van de fotosynthese van een plant binnen een seconde te meten, wat aanzienlijk sneller is dan bij de bekende inductie-werkwijzen.Using the method according to the invention it is possible to measure the quantum efficiency of the photosynthesis of a plant within a second, which is considerably faster than with the known induction methods.
Een meetinrichting voor het bepalen van het quantumrendement van de fotosynthese van een plant in omgevingslichtomstandigheden is volgens de uitvinding voorzien van een optisch gedeelte en een electronisch gedeelte voor het besturen van het optisch gedeelte en voor het bepalen van het quantumrendement van de fotosynthese, waarbij het optische gedeelte een meetkop omvat met een meetlamp voor het opwekken van meetlicht, een verzadigingslamp voor het opwekken van verzadigingslicht, en een fluorescentiedetector, en een de meetkop omgevende lichtdoorlatende koker met een meetopening voor het daarvoor plaatsen van tenminste een deel van een plant, waarbij de hartlijnen van de gezichtsvelden van de meetkop, verzadigingslamp en een fluorescentiedetector zich snijden in de meetopening, waarbij het electronisch gedeelte voorzien is van een microprocessor voor het activeren van de verzadigingslamp en de meetlamp, middelen voor het verwerken van het door de fluorescentiedetector afgegeven meetsignaal overeenkomstig met de fluorescentie F, voor het verwerken van het meetsignaal overeenkomstig met de fluorescentie Fm en voor het bepalen van het quantumrendement van de fotosynthese 1-F/Fm, en een display voor het weergeven van de waarde van het quantumrendement van de fotosynthese. Een dergelijke meetinrichting kan zeer compact uitgevoerd worden, in het bijzonder wanneer het optische en electronische gedeelte in een enkele behuizing opgenomen zijn.According to the invention, a measuring device for determining the quantum efficiency of the photosynthesis of a plant in ambient light conditions comprises an optical part and an electronic part for controlling the optical part and for determining the quantum efficiency of the photosynthesis, wherein the optical part comprises a measuring head with a measuring lamp for generating measuring light, a saturation lamp for generating saturating light, and a fluorescence detector, and a translucent tube surrounding the measuring head with a measuring opening for placing at least a part of a plant therefor, with the center lines of the fields of view of the measuring head, saturation lamp and a fluorescence detector intersect in the measuring aperture, the electronic part being provided with a microprocessor for activating the saturation lamp and the measuring lamp, means for processing the measuring signal issued by the fluorescence detector ee corresponding to the fluorescence F, for processing the measurement signal according to the fluorescence Fm and for determining the quantum efficiency of photosynthesis 1-F / Fm, and a display for displaying the value of the quantum efficiency of photosynthesis. Such a measuring device can be of very compact design, in particular when the optical and electronic part are accommodated in a single housing.
Een voorkeursvorm van een meetinrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat het verzadigingslicht een lichtsterkte ter plaatse van de meetopening van tenminste 1800 W/m2 verschaft. Het is gebleken dat hierdoor in alle gevallen een verzadiging van fotosynthese-systemen van een willekeurige plant veroorzaakt wordt.A preferred form of a measuring device according to the invention is characterized in that the saturation light provides a light intensity at the measurement opening of at least 1800 W / m2. It has been found that in all cases this causes a saturation of photosynthesis systems of any plant.
Bij voorkeur verschaft het meetlicht ter plaatse van de meetopening een lichtsterkte van maximaal 15 W/m2, opdat de toestand van de plant niet merkbaar wordt beïnvloed.The measuring light at the location of the measuring opening preferably provides a light intensity of a maximum of 15 W / m2, so that the condition of the plant is not appreciably influenced.
Het op een plant vallende omgevingslicht kan eenvoudig gedetecteerd worden in een meetinrichting volgens de uitvinding die gekenmerkt wordt doordat de lichtdoorlatende koker naast de meetopening voorzien is van een diffuus reflecterend vlak, en dat het optische gedeelte een omgevingslichtdetector bevat met een op het diffuus reflecterend vlak gericht gezichtsveld.The ambient light falling on a plant can be easily detected in a measuring device according to the invention, characterized in that the light-transmitting tube next to the measuring opening is provided with a diffuse reflecting surface, and that the optical part contains an ambient light detector with a light directed towards the diffuse reflecting surface. field of view.
Een nauwkeurige bepaling van het quantumrendement van de fotosynthese van een plant kan uitgevoerd worden door een meetin-richting volgens de uitvinding die gekenmerkt wordt doordat de microprocessor het meetlicht door middel van een modulatiesignaal moduleert, en dat het electronische gedeelte voorzien is van een fase-draaier voor het in fase brengen van het modulatiesignaal en het door de fluorescentiedetector afgegeven meetsignaal, een synchrone detector voor het gelijkrichten van het meetsignaal door vermenigvuldiging met het in fase gebrachte modulatiesignaal, en een laagdoorlaatfilter voor het verwijderen van het modulatiesignaal.An accurate determination of the quantum efficiency of the photosynthesis of a plant can be carried out by a measuring device according to the invention, characterized in that the microprocessor modulates the measuring light by means of a modulation signal, and that the electronic part is provided with a phase turner for phasing the modulation signal and the measuring signal output from the fluorescence detector, a synchronous detector for rectifying the measuring signal by multiplying by the phased modulation signal, and a low-pass filter for removing the modulation signal.
Bij voorkeur bevat de meetinrichting middelen voor het tijdig deactiveren van de verzadigingslamp, aangezien deze relatief veel energie vergt. De verzadigingslamp moet aanblijven tot de geïnduceerde fluorescentie zijn maximale waarde heeft bereikt. De microprocessor volgt de veranderingen in de fluorescentie en schakelt de verzadigingslamp onmiddellijk uit als de maximale waarde is gepasseerd. De tijdsduur van het verzadigingslicht is dus variabel (0,5 - 1 sec.) en hangt onder andere af van de temperatuur. Bij bestaande fluorometers wordt een vaste duur van de verzadigingspuls gebruikt (bijvoorbeeld 0,8 sec.). Dit is om redenen van nauwkeurigheid en energiezuinigheid niet gewenst.The measuring device preferably comprises means for timely deactivation of the saturation lamp, since it requires relatively much energy. The saturation lamp must remain on until the induced fluorescence has reached its maximum value. The microprocessor follows the changes in fluorescence and immediately turns off the saturation lamp when the maximum value has passed. The duration of the saturation light is therefore variable (0.5 - 1 sec.) And depends, among other things, on the temperature. With existing fluorometers, a fixed duration of the saturation pulse is used (for example 0.8 sec.). This is not desirable for reasons of accuracy and energy efficiency.
Enige uitvoeringsvormen van de uitvinding zullen hierna bij wijze van voorbeeld aan de hand van de tekening beschreven worden, waarin:Some embodiments of the invention will be described below by way of example with reference to the drawing, in which:
Figuur 1 schematisch een bovenaanzicht van een meetinrich-ting volgens de uitvinding toont, en figuur 2 schematisch een electronisch gedeelte van een meetinrichting volgens de uitvinding toont.Figure 1 schematically shows a top view of a measuring device according to the invention, and figure 2 shows schematically an electronic part of a measuring device according to the invention.
Figuur 1 toont schematisch een bovenaanzicht van een meetinrichting volgens de uitvinding. De meetinrichting bevat een optisch gedeelte 1, 2, 3, 8 en een electronisch gedeelte 5 die in één enkele behuizing, van bijvoorbeeld ongeveer 25 x 8 x 6 cm, zijn opgenomen. Het optische gedeelte van de meetinrichting omvat een meetkop met een licht uitzendende diode (LED) 1 voor het uitzenden van meetlicht, een verzadigingslamp 3 voor het uitzenden van verzadigings-licht, een fotodiode 2 voor het detecteren van fluorescentie, en een transparante koker 8 voorzien van een meetopening 9. De LED 1, de verzadigingslamp 3 en de fotodiode 2 zijn zodanig in het instrument opgesteld dat de hartlijnen van hun gezichtsvelden elkaar snijden in de meetopening 9 die zich bijvoorbeeld op ongeveer 9 cm van de verzadigingslamp 3 bevindt. Een blad 10 van een plant (niet weergegeven) wordt tegen de meetopening van de koker 8 gedrukt. Daar de koker 8 van transparant materiaal is worden de omgevingslichtomstandigheden niet beïnvloed. Eerst wordt de LED 1 door het electronisch gedeelte 5 geactiveerd zodat gemoduleerd meetlicht wordt uitgezonden dat in het blad 10 fluorescentie opwekt, die door de fotodiode 2 en het electronisch gedeelte 5 na 0,1 sec. synchroon wordt gedetecteerd. Vervolgens wordt de verzadigingslamp 3 door het electronisch gedeelte geactiveerd. De gemeten fluorescentie stijgt nu snel en gaat na korte tijd (0,5 - 1 sec.) door een maximum. Deze maximale waarde Fm wordt vastgehouden en het meetlicht en het verzadigingslicht worden onmiddellijk gedeact iveerd.Figure 1 schematically shows a top view of a measuring device according to the invention. The measuring device comprises an optical part 1, 2, 3, 8 and an electronic part 5, which are accommodated in a single housing, for example about 25 x 8 x 6 cm. The optical part of the measuring device comprises a measuring head with a light-emitting diode (LED) 1 for emitting measuring light, a saturation lamp 3 for emitting saturation light, a photodiode 2 for detecting fluorescence, and a transparent tube 8 provided of a measuring aperture 9. The LED 1, the saturation lamp 3 and the photodiode 2 are arranged in the instrument such that the axes of their fields of view intersect in the measuring aperture 9, which is for instance approximately 9 cm from the saturation lamp 3. A leaf 10 of a plant (not shown) is pressed against the measuring opening of the tube 8. Since the tube 8 is of transparent material, the ambient light conditions are not affected. First, the LED 1 is activated by the electronic part 5 so that modulated measuring light is emitted which generates fluorescence in the sheet 10, which is emitted by the photodiode 2 and the electronic part 5 after 0.1 sec. is detected synchronously. Then the saturation lamp 3 is activated by the electronic part. The measured fluorescence now rises rapidly and goes through a maximum after a short time (0.5 - 1 sec.). This maximum value Fm is held and the measuring light and saturation light are immediately deactivated.
Het electronisch gedeelte 5 bepaalt het quantumrendement van de fotosynthese Φρ uit de verhouding 1-F/Fm en geeft deze weer op een LCD-display 4.The electronic part 5 determines the quantum efficiency of the photosynthesis Φρ from the ratio 1-F / Fm and shows it on an LCD display 4.
De chlorophylfluorescentie van bladgroen "in vivo" ligt in het go 1 flengtebereik van ca. 670 tot 780 nm, met twee overlappende emissiebanden met maxima bij 685 en 735 nm. De fluorescentie wordt opgewekt door meetlicht met een kortere golflengte. In een uitvoeringsvorm is gekozen voor een GaAlAs-LED die rood licht uitzendt rond 640 nm en vrijwel geen aandeel heeft boven 700 nm. Het fluorescentie opwekkende meetlicht dient geen fotochemische aanpassingen in het blad te veroorzaken, en verschaft daarom een lichtsterkte ter plaatse van het blad van maximaal 15 W/m2 bij voorkeur tussen 5 en 10 W/m2. Het is van voordeel de opgewekte fluorescentie spectraal te scheiden van het meetlicht, aangezien gereflecteerd meetlicht niet voor geëmitteerde fluorescentie gehouden mag worden. Hiertoe kunnen voor fotodiode 2 en eventueel ook voor de LED 1 filters geplaatst worden. In de genoemde uitvoeringsvorm wordt voor de fotodiode 2 een ruisarme PIN fotodiode gebruikt voorzien van een filter dat vrijwel geen licht onder 700 nm doorlaat. Alternatief kan bijvoorbeeld ook een groene LED gebruikt worden en de meting van de fluorescentie rond 685 nm plaatsvinden.The chlorophyll fluorescence of leaf green "in vivo" is in the go 1 flange range of about 670 to 780 nm, with two overlapping emission bands with maxima at 685 and 735 nm. The fluorescence is generated by measuring light with a shorter wavelength. In one embodiment, a GaAlAs LED was chosen which emits red light around 640 nm and has virtually no share above 700 nm. The fluorescent generating measuring light should not cause photochemical adjustments in the sheet, and therefore provides a luminous intensity at the sheet of maximum 15 W / m2, preferably between 5 and 10 W / m2. It is advantageous to spectrally separate the generated fluorescence from the measuring light, since reflected measuring light may not be considered to be emitted fluorescence. For this purpose filters can be placed for photodiode 2 and possibly also for LED 1. In said embodiment, for the photodiode 2, a low-noise PIN photodiode is used, provided with a filter that transmits virtually no light below 700 nm. Alternatively, for example, a green LED can also be used and the fluorescence measured around 685 nm.
Het verzadigingslicht wordt bijvoorbeeld geleverd door een halogeenlamp 3 (6 V, 15 W) met een metalen reflector. Voor de halogeenlamp 3 is een filter geplaatst dat een belangrijk deel van het licht boven 700 nm spert. Hierdoor wordt de belasting van de fotodiode 2 en de warmte-ontwikkeling in het blad verminderd. Voor het bereiken van verzadiging in het blad dient de verzadigingslichtsterkte op het blad tenminste 1800 W/m2 te zijn. Om dit te bereiken wordt zonodig het verzadigingslicht optisch gebundeld (door middel van lens of spiegel).The saturation light is supplied, for example, by a halogen lamp 3 (6 V, 15 W) with a metal reflector. A filter is placed in front of the halogen lamp 3, which blocks an important part of the light above 700 nm. This reduces the load on the photodiode 2 and the heat development in the blade. In order to achieve saturation in the leaf, the saturation brightness on the leaf must be at least 1800 W / m2. To achieve this, if necessary, the saturation light is bundled optically (by means of a lens or mirror).
Het is van voordeel het meetlicht opgewekt door de LED 1 onder besturing van het electronisch gedeelte 5 te moduleren en de door het meetlicht opgewekte fluorescentie en het modulatiesignaal synchroon te detecteren. Op deze manier wordt de door het meetlicht opgewekte fluorescentie eenvoudig gescheiden van de door het omgevingslicht respectievelijk verzadigingslicht opgewekte fluorescentie.It is advantageous to modulate the measuring light generated by the LED 1 under the control of the electronic part 5 and to detect the fluorescence generated by the measuring light and the modulation signal synchronously. In this way, the fluorescence generated by the measuring light is simply separated from the fluorescence generated by the ambient light or saturation light, respectively.
Door middel van een tweede fotodiode (niet weergegeven in figuur 1) wordt het op het blad vallende omgevingslicht gemeten. Deze diode kijkt naar een diffuus reflecterend wit vlak (niet weergegeven) dat zich aan de binnenzijde van de koker 8, vlak naast de meetopening 9 bevindt. Met de waarde van het omgevingslicht kan het electronisch gedeelte 5 het niveau van de fotosynthese bepalen, dat het product van fotosynthese-rendement Φρ en omgevingslicht is.The ambient light falling on the leaf is measured by means of a second photodiode (not shown in figure 1). This diode looks at a diffusely reflecting white surface (not shown) which is located on the inside of the tube 8, right next to the measuring opening 9. With the value of the ambient light, the electronic part 5 can determine the level of photosynthesis, which is the product of photosynthesis efficiency Φρ and ambient light.
In figuur 2 wordt schematisch het electronische gedeelte 5 van een uitvoeringsvorm van een meetinrichting volgens de uitvinding getoond. Een microprocessor 11 (Philips 80C552) bestuurt alle delen van het meetinstrument. De microprocessor 11 maakt een blokgolf met een frequentie van 8 kHz voor het moduleren van de LED 1. De door het blad 10 uitgezonden fluorescentie (onder omgevings- of verzadigings-lichtomstandigheden) opgewekt door het gemoduleerde meetlicht wordt door de fotodiode 2 opgevangen. Hierin wordt een stroom (meetsignaal) opgewekt die door een stroom-spanningsomzetter 13 in een spanning omgezet wordt. Het daarachterliggende banddoorlaatfilter 14 laat alleen de 8 kHz component door. Het aldus verkregen signaal wordt versterkt met een vaste waarde in versterker 15. Om de signaal-ampli-tude te kunnen regelen wordt dit versterkte signaal door een door de microprocessor bestuurde instelbare versterker 16 gestuurd. Het door de microprocessor 11 geleverde modulatiesignaal wordt door. middel van een fasedraaier 12 in fase gebracht met het waargenomen signaal. Vervolgens wordt het bewerkte meetsignaal in een synchrone detector 17 gelijkgericht door vermenigvuldiging met het in fase gebrachte modulatiesignaal. Het gelijkgerichte signaal gaat nu door een laagdoorlaat-filter 18 dat de 8 kHz modulatie verwijdert. Een in de microprocessor 11 ingebouwde analoog/digitaal-converter zet het signaal om in een digitale waarde. De microprocessor 11 is geprogrammeerd voor het detecteren en opslaan van het signaal (F respectievelijk Fm). Zijn deze waarden bepaald dan deactiveert de microprocessor 11 de LED 1 en de verzadigingslamp 3 en berekent de waarde 1-F/Fm, die via een schuifregister 21 op het LCD-display 4 weergegeven wordt.Figure 2 shows schematically the electronic part 5 of an embodiment of a measuring device according to the invention. A microprocessor 11 (Philips 80C552) controls all parts of the measuring instrument. The microprocessor 11 makes a square wave with a frequency of 8 kHz for modulating the LED 1. The fluorescence emitted by the sheet 10 (under ambient or saturation light conditions) generated by the modulated measuring light is received by the photodiode 2. A current (measuring signal) is generated herein, which is converted into a voltage by a current-voltage converter 13. The bandpass filter 14 behind it passes only the 8 kHz component. The signal thus obtained is amplified with a fixed value in amplifier 15. In order to be able to control the signal amplitude, this amplified signal is sent through an adjustable amplifier 16 controlled by the microprocessor. The modulation signal supplied by the microprocessor 11 is passed through. phase-adjusted with the detected signal by means of a phase shifter 12. Then, the processed measurement signal in a synchronous detector 17 is rectified by multiplication with the phase-modulated signal. The rectified signal now passes through a low-pass filter 18 that removes the 8 kHz modulation. An analog / digital converter built into the microprocessor 11 converts the signal into a digital value. The microprocessor 11 is programmed to detect and store the signal (F and Fm, respectively). Once these values have been determined, the microprocessor 11 deactivates the LED 1 and the saturation lamp 3 and calculates the value 1-F / Fm, which is displayed via a shift register 21 on the LCD display 4.
Een tweede fotodiode 22 detecteert het aanwezige omgevingslicht in de vorm van een stroom die door een stroom-spanningsom-vormer 19 in een spanning omgezet wordt die via de microprocessor 11 op het LCD-display 4 getoond kan worden. Voor de tweede fotodiode is bij voorkeur een filtercombinatie geplaatst die alleen de fotosynthe-tisch actieve straling doorlaat. Dit samenstel wordt "PAR-sensor" genoemd.A second photodiode 22 detects the ambient light present in the form of a current which is converted by a current-voltage converter 19 into a voltage which can be displayed on the LCD display 4 via the microprocessor 11. Preferably, a filter combination is placed in front of the second photodiode, which transmits only the photosynthetically active radiation. This assembly is called "PAR sensor".
Bij voorkeur wordt de verzadigingslamp 3 als volgt door de microprocessor 11 gestuurd. Wanneer de verzadigingslamp 3 (bijvoorbeeld een 6 V halogeenlamp) moet branden, wordt de lamp 3 eerst gedurende 0,1 seconde op 8,4 V gezet, zodat een snelle oplichting verkregen wordt. Vervolgens wordt de spanning teruggeschakeld naar 6 V. Hierdoor wordt de belichtingstijd verkort en energie gespaard.Preferably, the saturation lamp 3 is controlled by the microprocessor 11 as follows. When the saturation lamp 3 (for example a 6 V halogen lamp) is to be lit, the lamp 3 is first set at 8.4 V for 0.1 second, so that a rapid lighting is obtained. Then the voltage is switched back to 6 V. This shortens the exposure time and saves energy.
Verder bevat de meetinrichting twee aansluitingspluggen 7 voor aansluiting met randapparatuur (bijvoorbeeld batterijlader, computer), en een laag-voltage-detector 20 die wanneer de voedingsspanning (bijvoorbeeld batterij-spanning) te laag wordt de microprocessor 11 reset. Uiteraard bevat het meetinstrument een aan/uit schakelaar 6 (zie figuur 1) en verdere bedieningsknoppen (niet weergegeven ).Furthermore, the measuring device comprises two connection plugs 7 for connection to peripheral equipment (e.g. battery charger, computer), and a low-voltage detector 20 which resets the microprocessor 11 when the supply voltage (e.g. battery voltage) becomes too low. The measuring instrument naturally includes an on / off switch 6 (see figure 1) and further operating buttons (not shown).
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL9101639A NL193413C (en) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | Measuring device for determining the quantum efficiency of the photosynthesis of a plant. |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL9101639A NL193413C (en) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | Measuring device for determining the quantum efficiency of the photosynthesis of a plant. |
| NL9101639 | 1991-09-27 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL9101639A true NL9101639A (en) | 1992-01-02 |
| NL193413B NL193413B (en) | 1999-05-03 |
| NL193413C NL193413C (en) | 1999-09-06 |
Family
ID=19859758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL9101639A NL193413C (en) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | Measuring device for determining the quantum efficiency of the photosynthesis of a plant. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL193413C (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0758746A1 (en) * | 1995-08-10 | 1997-02-19 | Societe Des Produits Nestle S.A. | Method for examining the quality of material by measuring photon emission in different gaseous atmospheres |
| FR2916850A1 (en) * | 2007-06-01 | 2008-12-05 | Force A | PLANT VEGETABLE ANALYSIS APPARATUS, METHOD FOR MONITORING OR CARTOGRAPHY OF CONDITION OR EVOLUTION OF CULTURE, AND METHOD FOR MANAGING PLANT TREATMENT |
| NL1036677C2 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-07 | Praktijkonderzoek Plant & Omgeving B V | METHOD AND APPARATUS FOR MAKING IMAGES CONTAINING INFORMATION ON THE QUANTUM EFFICIENCY AND TIME RESPONSE OF THE PHOTOSYNTHESIS SYSTEM FOR OBJECTIVE OF DETERMINING THE QUALITY OF VEGETABLE MATERIAL AND METHOD AND MEASURING MATERIAL SIZE CLASSIFICATION. |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109406460B (en) * | 2018-09-21 | 2021-06-22 | 江苏大学 | Device and method for detecting content of chlorophyll a in water body |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3518527A1 (en) * | 1985-05-23 | 1986-11-27 | Ulrich 8700 Würzburg Schliwa | Pulse-based fluorometer |
| EP0215399A2 (en) * | 1985-09-20 | 1987-03-25 | DNA Plant Technology Corporation | Plant stress detection |
-
1991
- 1991-09-27 NL NL9101639A patent/NL193413C/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3518527A1 (en) * | 1985-05-23 | 1986-11-27 | Ulrich 8700 Würzburg Schliwa | Pulse-based fluorometer |
| EP0215399A2 (en) * | 1985-09-20 | 1987-03-25 | DNA Plant Technology Corporation | Plant stress detection |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| ANALYTICAL CHEMISTRY deel 56, nr. 13, 1 November 1984, bladzijden 1400A - 1417A; L.MCGOWN ET AL.: 'PHASE RESOLVED FLUORESCENCE SPECTROSCOPY' * |
| PHOTOSYNTHESIS RESEARCH deel 10, 1 December 1986, DORDRECHT bladzijden 51 - 62; U.SCHREIBER ET AL.: 'CONTINUOUS RECORDING OF PHOTOCHEMICAL AND NON PHOTOCHEMICAL CHLOROPHYLL FLUORESCENCE,ETC.' * |
| PHOTOSYNTHESIS RESEARCH deel 9, 1 Oktober 1986, DORDRECHT bladzijden 261 - 272; U.SCHREIBER: 'DETECTION OF RAPID INDUCTION KINETICS,ETC.' * |
| TRENDS IN ANALYTICAL CHEMISTRY deel 10, nr. 1, 1 Januari 1991, AMSTERDAM bladzijden 26 - 30; J.F.SNEL ET AL.: 'ASSESSMENT OF STRESS IN PLANTS,ETC.' * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0758746A1 (en) * | 1995-08-10 | 1997-02-19 | Societe Des Produits Nestle S.A. | Method for examining the quality of material by measuring photon emission in different gaseous atmospheres |
| FR2916850A1 (en) * | 2007-06-01 | 2008-12-05 | Force A | PLANT VEGETABLE ANALYSIS APPARATUS, METHOD FOR MONITORING OR CARTOGRAPHY OF CONDITION OR EVOLUTION OF CULTURE, AND METHOD FOR MANAGING PLANT TREATMENT |
| WO2008152308A1 (en) * | 2007-06-01 | 2008-12-18 | Force-A | In-situ plant analysis apparatus, method for tracking the state or evolution of a culture and method for managing vegetable processing |
| CN101715551B (en) * | 2007-06-01 | 2013-01-30 | 弗斯-A公司 | In-situ plant analysis apparatus, method for tracking the state or evolution of a culture and method for managing vegetable processing |
| US8476603B2 (en) | 2007-06-01 | 2013-07-02 | Force-A | In-situ plant analysis apparatus, method for tracking the state or evolution of a culture and method for managing vegetable processing |
| NL1036677C2 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-07 | Praktijkonderzoek Plant & Omgeving B V | METHOD AND APPARATUS FOR MAKING IMAGES CONTAINING INFORMATION ON THE QUANTUM EFFICIENCY AND TIME RESPONSE OF THE PHOTOSYNTHESIS SYSTEM FOR OBJECTIVE OF DETERMINING THE QUALITY OF VEGETABLE MATERIAL AND METHOD AND MEASURING MATERIAL SIZE CLASSIFICATION. |
| WO2010101460A1 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-10 | Stichting Dienst Landbouwkundig Onderzoek | Method and device for determining plant material quality using images containing information about the quantum efficiency and the time response of the photosynthtic system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NL193413C (en) | 1999-09-06 |
| NL193413B (en) | 1999-05-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102600559B1 (en) | Multimodal fluorescence imaging flow cytometry system | |
| JP4048121B2 (en) | Improved luminescence property detector | |
| US7400405B2 (en) | Pesticide detector and method | |
| US6667830B1 (en) | Super-resolution microscope system and method for illumination | |
| EP1875209B1 (en) | Fluorescence imaging device with two wavelength reflection | |
| US20100032584A1 (en) | Tiime gated fluorescent flow cytometer | |
| AU2005266503A1 (en) | A method and apparatus for measuring the phase shift induced in a light signal by a sample | |
| US20030080193A1 (en) | Portable authentication fluorescence scanner employing single and multiple illumination sources | |
| US7564046B1 (en) | Method and apparatus for measuring active fluorescence | |
| Wessels et al. | Light‐emitting diodes in modern microscopy—from David to Goliath? | |
| FR2764380B1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING IN REAL TIME THE CALORIFIC POWER OF A NATURAL GAS OPTICALLY | |
| KR20100115774A (en) | Fluorescence detector and fluorescence detection method | |
| NL193413C (en) | Measuring device for determining the quantum efficiency of the photosynthesis of a plant. | |
| NL1002870C2 (en) | Method and system for determining the quality of a crop. | |
| JPH11326210A (en) | Chlorophyll fluorescence measuring instrument | |
| JP2002202459A (en) | Dark visual field vertical illumination microscope | |
| EP0363219A1 (en) | Oxygen sensor using phase shift | |
| US5094531A (en) | Spectrophotometer to fluorometer converter | |
| Haidekker et al. | A very low-cost pulse-amplitude modulated chlorophyll fluorometer | |
| US20130105708A1 (en) | Narrow band fluorophore exciter | |
| JPH09264845A (en) | Absorptiometer | |
| EP4105643A1 (en) | Method for enhancing the photoresistance of a fluorescent species and fluorescence microscopy system suitable for implementing said method | |
| SE9404274D0 (en) | Device at a gel electrophoresis apparatus | |
| CA2574866A1 (en) | Detection of microorganisms with a fluorescence-based device | |
| SU934281A1 (en) | Method of determining amplitude-frequency characteristics of of light guides |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A1A | A request for search or an international-type search has been filed | ||
| BB | A search report has been drawn up | ||
| BC | A request for examination has been filed | ||
| V1 | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20080401 |