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    光生物学研究技术

    发布时间: 2019-09-06  点击次数: 1783次

     

    智能LED光源与生长箱

    SpectraPen手持式高光谱仪

    Specim高光谱成像技术

    FluorCam叶绿素荧光成像技术

    Thermo-RGB红外热成像技术

     

    智能LED光源与FytoScope生长箱

    • 欧洲科研级智能LED光源技术
    • 不同波段、不同光强智能LED光源供选配
    • 调制式光源,可模拟昼夜节律、多云天气等不同光照状态
    • 可选配不同光敏色素激发光源、不同比例光质(如不同比例红光与远红光)
    • 应用于植物科学、作物科学、光生物技术、光医学与光疗研究、生物培养与气候室等

    1. SL3500智能LED光源仪:

    有白色、冷白色、红色、绿色、蓝色及远红不同光源,大光强达3,000 µmol.m-2.s-1 @ 20 cm,有13x13cm、20x20cm、20x30cm不同规格

     

    2.Fyto智能LED光源板、智能LED光源管、智能LED培养台(架):

    可选配单色光源、双色光源或多色光源板,客户定义protocols,每一种波段光源可独立1%-100%调控,高稳定性、高均一性、低功耗,可连续使用70000小时;标配27x81cm或27x41cm。模块式智能LED光源管,强度1%-100%可调,标配5700K冷白光(可选配其它颜色),光量子通量2000 µmol.m-2.s-1用于温室、培养台架等。单层或多层培养台或培养架,标配冷白光+红外光(模拟自然光照),可选配其它波段其它颜色LED光源

     

    3、FytoScope培养箱/生长室

    基于智能LED光源技术,温度、湿度及CO2调控。包括FS360卧式人工气候箱/生长箱或FS130小型立柜式培养箱和FS-RI大型立柜式生长室、FS-WI步入式生长室等。

     

    4、集装箱式生长舱/气候舱

    Growth Capsule生长舱/气候舱采用集装箱式设计,可方便移动运输,由一个独立的单元或两个单元组成。Growth Capsule意味着可以在任何地点、任何环境条件下进行生态环境模拟实验和植物培养!

     

    5、藻类培养与在线监测

    包括FMT光养生物反应器、MC1000多通道藻类培养与监测系统等,可选配不同光源、多通道光源,光源、温度及CO2/pH调控,可在线监测藻类叶绿素荧光、CO2/CH4/O2及光密度等,可与MS GAS-100质谱联用。

     

     

    SpectraPen手持式高光谱仪

    1、SpectraPen mini高光谱仪

    ü Mini版手持式高光谱仪,紧凑、防溅水,重量仅60g

    ü 紫外光-可见光-近红外波段,340-850nm

    ü 光谱测量、光通量测量、光辐射测量

    ü 手机APP在线数据采集测量

     

    2、SpectraPen-LM手持式高光谱仪

    SpectraPen LM510是目前功能为全面的多用途手持式高光谱仪,不但可以测量光谱特征曲线,同时计算用户波段的Lux(勒克斯)、Lumen(流明)、PAR(光合有效辐射)和Watt(瓦特)值,用于在实验室、温室或野外进行光强、光质和光谱图测量。还可以应用于环境、农业和生态学研究,比如人造光源测试、自然光监测等。

    SpectraPen LM510通过触控屏进行操作,配备余弦校正头和内置GPS,由可充电锂电池供电。光谱图和所有计算数据都能够实时显示并自动存储到仪器内存中。通过软件包可将数据通过USB或蓝牙下载到电脑中并进行进一步的数据处理。

    3、SpectraPen-SP手持式高光谱仪

    用于快速测量光谱吸收、反射、透射、颜色分析、荧光测量等,有UVIS和NIR两个量程版本,前者光谱范围为340-780nm,后者为640-1050nm。

    4、PlantPen手持式NDVI/PRI测量仪

    PlantPen是一款在叶片尺度上(带叶夹)快速测量植物反射光谱指数的便携式仪器,配置有NDVI或PRI这两种应用为广泛的植物光谱反射指数(用户也可定制其它植物光谱反射指数):PlantPen PRI 和PlantPen NDVI,PRI (Photochemical Reflectance Index) 为光化学反射指数。NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)为归一化植被指数。

    5、PolyPen手持式植物光谱反射指数测量仪

    PolyPenRP 410)是一款叶夹式高光谱仪通过内置光源(氙气白炽灯380-1050nm)和高灵敏度检测器测定植物叶片的反射光谱,还可以测定透光度和光谱吸收率。PolyPen软件内置了几乎所有常用的植物光谱反射指数公式,例如NDVI,PRI,NDGI等,测得的数据以图形或数据表的形式实时显示在仪器的显示屏上,并储存在仪器的内存里,可通过USB或蓝牙下载到电脑里。PolyPen有380-790nm和640-1050nm两个波段范围可供选择。

     

    6、PolyPen-Aqua试管式高光谱仪

    PolyPen-Aqua试管式高光谱仪用于测量液体样品的光吸收和光投射,波段范围为380-790nm,内置氙气灯光源、GPS,触摸屏操作,既适于实验室也适于野外使用(参见上右图)

    7、LaiPen手持式叶面积仪

    LaiPen LP110叶面积指数测量仪用于测量阔叶冠层的叶面积指数(Leaf Area IndexLAI),其主要技术特点为:

    • 结构紧凑、便携性强,检测器、控制单元、存储单元集成于仅手机大小的仪器内,重量仅180g
    • 环境适应性强,大部分日照条件下都可以得到准确的数据,无需其他测量LAI的仪器要求的有云或者特定日倾角等条件
    • 内置蓝牙与USB双通讯模块, GPS模块,输出带时间戳和地理位置的数据
    • 配置灵活,可以手持测量,也可配备三角架进行自动监测
    • 可同时测量叶面积指数和光合有效辐射PAR

     

    Specim高光谱成像技术

    芬兰Specim公司,高光谱成像技术的者,其产品技术涵盖可见光-近红外(VNIR)、短波红外(SWIR)、中波红外(MWIR)及长波红外LWIR高光谱成像,广泛应用于植物/作物科学、农业科学、中药学、地质地球科学、生态与环境科学及工业领域等。

    • 植物/作物表型组学研究分析
    • 作物育种与种子品质检测
    • 食品检测
    • 植物/作物胁迫生理响应
    • 作物病理学分析与病原检测
    • 中药成分分析与品质检测
    • 光生物学研究

    1. Specim IQ 手持式VNIR高光谱成像仪

    IQ手持式高光谱成像仪是Specim于2017年研制生产的新轻便型高光谱成像仪,集高光谱数据采集、数据处理和处理结果可视化于一体一经问世即引起的关注,并荣获德国设计协会“红点设计奖”——公认的工业设计奖项、连续两年获得“inVISION创意奖”(inVISION Top Innovations 2018 award)。IQ通过自带的触摸屏就可实时实现基本数据的采集和分析过程,实现智能化操作,克服了市场上高光谱相机操作复杂、使用不便等缺点。

     

    主要技术性能指标:

    1) 机身小巧轻便,只有1.3kg,实现轻松手持操作;

    2) 和取景器双镜头

    3) 一体式设计,内置自动推扫、数据采集处理、操作系统、触摸屏及操作键、GPS等

    4) 现场实时快速检测、全自动智能分析、高质量光谱大数据

    5) 波段范400-1000nm7nm分辨率,204个波段

    6) 像分辨率512x512像素,像素大小17.58um

    7) 31度,物距15cm至无穷远1m55x55cm

    8) 数据格式:Specim数据集,与ENVI等兼容

    9) 32GB SD存储卡,可通过USB输出

    10) 5200mAh锂电电池

    11) 防护级别:IP5x,可选配防护外套

    2Specim FX10/FX17/FX50轻便型高光谱成像仪

    FX系列轻便型高光谱仪涵盖可见光、近红外及中波红外三个波段,包括400-1000nm(FX10)、900-1700nm(FX17)和2700-5300nm(FX50)三款,具备便携性强、成像速度快、信噪比高等特点,2017年inVISION杂志评为“机器视觉超佳创新奖”。

      

    功能特点:

    1) 拥有GigE VisionCameraLink两种接口选择,配置软件开发包,满足用户的多样化需求

    2) 线阵推扫成像方式,在具有高速成像的同时,同一时间获得目标区域的所有光谱信息数据,保证每一个空间像素的光谱纯洁度,为客户提供更加真实准确的高光谱数据

    3) 采用高透光率的光学设计(F/1.7),把相机的聚光能力提升到了一个崭新的标准,并且只需要一个线光源就可满足设备需求

    4) 经过实验室统一进行波长标定,保障每台设备都可产生相同的可重复光谱数据,方便安装和替换,无需返厂再次标定

    5) 高灵敏度快速光学结构成像速度快,全谱段采集速度为330行/秒

    6) 采集方式灵活,具备多区域选择功能(MRO),波段可选,既可选择采集全部220波段,也可选择感兴趣的任一波段

    7) 结构紧凑小巧,操作简便

    8) 高速成像、高信噪比

    9) 新推出MLIR中波段高光谱成像FX50,用于材料分类检测(木材、纸、地质、塑料等)、温度成像、气体泄漏成像等

    主要技术指标:

     

    FX10

    FX17

    FX50

    波段范围

    400-1000nm

    950-1700nm

    2700-5300nm

    波段数量

    224

    224

    154(2-bin)

    光谱分辨率 FWHM

    5.5nm

    8nm

    8.44nm

    空间分辨率

    1024像素

    640像素

    640像素

    帧频

    330 FPS

    670 FPS

    380 FPS

    视野(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

    尺寸规格

    150x85x71mm

    150x85x71mm

    280x202x169mm

    重量

    1.26kg

    1.56kg

    7kg

    3Specim AisaIBIS叶绿素荧光高光谱成像仪

    AisaIBIS叶绿素荧光高光谱成像仪由Specim公司与德国Juelich研究中心为欧洲太空局(ESA)地球探测项目(FLEX)研制的Hyplant传感器,是世界上一款商业化高光谱叶绿素荧光成像仪,采用夫琅和费线深度法,可以检测太阳辐射诱导叶绿素荧光(Sun-induced Fluorescence),用于陆空双基植物叶绿素荧光高光谱成像测量分析,可得到NDVI、EVI、F760(植物叶绿素荧光)等参数。

     

    4、SisuCHEMA高光谱成像分析系统

    SisuCHEMA高光谱成像分析系统是一套完整的高光谱成像分析工作站,整合了VNIR至SWIR高光谱成像技术、自动扫描技术及高光谱物质分析技术(软件),使用者只需要将放置在样品盘中的待检样品置于推扫台上,即可通过软件进行扫描控制,实时进行光谱二维影像信息的获取和保存,可同时对大量的样品或不同形状的样品进行光谱成像测量分析,包括组成成分/化学组成量化数据及其分布信息等,样品大为200x300x45mm,对10mm以下样品其分辨率可达30μm。

    • 植物表型组学研究分析
    • 蛋白组学研究分析
    • 代谢组学研究分析
    • 藻类表型研究分析
    • 种子品质检测、活力检测
    • 植物病理、病原检测
    • 中草药检测研究
    • 根系分析
    • 食品检测分析
    • 海洋科学研究

    主要技术指标:

     

    VNIR

    NIR

    SWIR

    波段范围

    400-1000nm

    900-1700nm

    1000-2500nm

    光谱分辨率 FWHM

    2.8nm

    6nm

    10nm

    空间分辨率/行

    1312像素

    320像素

    384像素

    像素大小

    38 - 152 μm

    30 - 600 μm

    24 - 600 μm

    视野

    50-200mm

    10-200mm

    10-200mm

    扫描速度

    大100行/秒,对应3mm/s@30 μm像素、30mm/s@300 μm像素

    扫描时间

    320x320分辨率@256波段情况下小于7秒

    照明

    Specim 线性散射光源

    数据格式

    BIL格式,与ENVI兼容

    校准

    光谱出厂前已校准,每次扫描分析前自动参照标定

    5、SpectraScan推扫式高光谱成像系统

    SpectraScan推扫式高光谱成像系统基于Specim推扫式高光谱成像分析技术,由高光谱成像仪、自动扫描台架(可选配近地遥感平台、EcoDrone无人机遥感平台等)和数据采集处理软件组成,用于植物表型分析、植物生理生态学研究、遗传育种、种子质量检测、中草药鉴定、食品检测、动物表型分析、文物鉴定、地矿探测等领域。

    常用高光谱成像仪选型:

     

    FX10

    PFD4k

    sCMOS

    FX17

    SWIR

    FX50

    波段范围

    400-1000nm

    950-1700nm

    1000-2500nm

    2.7-5.3μm 

    光谱分辨率(FWHM)

    5.5nm

    3.0nm

    2.9nm

    8nm

    12nm

    8.44/35nm

    波段

    224

    768

    946

    224

    288

    154

    空间分辨率(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

    帧频(fps)

    330

    100

    100

    670

    450

    380

    重量

    1.26kg

    2.7kg

    >2.0kg

    1.56kg

    >14kg

    7kg

    可根据需要选配其它技术指标高光谱成像如AisaOWL长波段红外LWIR高光谱成像、AisaFENIX400-2500nm全波段高光谱成像、AisaKESTREL 600-1640nm高光谱成像等

     

     

    叶绿素荧光技术与FluorCam叶绿素荧光成像

    PSI公司总裁Trtilek博士与科学家Nedbal教授等先后研制生产了世界上双调制叶绿素荧光仪(Martin Trtilek etc. Dual-modulation LED kinetic Fluorometer. Journal of Luminescene, 1997)、手持式叶绿素荧光仪,并将PAM叶绿素荧光技术与CCD技术结合在一起,研制成功了FluorCam叶绿素荧光成像技术(Nedbal etc. Kinetic imaging of chlorophyll fluorescence using modulated light. Photosynthesis research, 2000),并于1997年为美国华盛顿大学提供了*商业FluorCam系统。FluorCam叶绿素荧光成像技术成为上世纪90年代叶绿素荧光技术的重要突破,使科学家们对光合作用与叶绿素荧光的研究一下子进入二维世界,并成为现代基因组学、表型组学及遗传育种研究的有力工具。(详细介绍参见“FluorCam叶绿素荧光技术及其应用”)

     

    易科泰生态技术公司提供叶绿素荧光技术全面解决方案:

    • FluorPen、AquaPen手持式叶绿素荧光仪及叶绿素荧光监测方案,叶绿素荧光技术尽在掌握中
    • FL6000双调制叶绿素荧光仪,时间分辨率可达1微秒,PAM脉冲调制、OJIP快速荧光动力学、QA再氧化动力学、S状态转换、光响应曲线、STF单周转饱和光脉冲叶绿素荧光动态、TTF双周转光脉冲叶绿素荧光动态、MTF多周转脉冲叶绿素荧光动态、FRR、等protocols及多光谱激发叶绿素荧光和同步溶解氧(光合作用)测量全面技术方案,还可与TL6000叶绿素热释光测量技术配合应用。

    • FKM叶绿素荧光动态显微成像与光谱分析系统——细胞与亚细胞水平叶绿素荧光与多光谱荧光动态成像(参见上图)
    • FluorCam便携式叶绿素荧光成像系统——野外便携式叶绿素荧光成像分析的优良选择
    • FluorCam封闭式叶绿素荧光成像系统——植物生理生态研究、台式高通量表型分析
    • FluorCam模块式叶绿素荧光成像系统——有13x13cm标准版和20x20大型版,可选配多激发光多光谱荧光成像
    • FluorCam大型版叶绿素荧光成像平台,有实验室版和野外版供选配,成像面积35x35cm
    • FluorCam多光谱荧光成像技术方案
    • FluorCam样带扫描式叶绿素荧光成像系统
    • FluorCam光合联用叶绿素荧光成像系统
    • FluorCam叶绿素荧光与高光谱成像联用系统
    • FluorCam叶绿素荧光成像与红外热成像联用系统

     

    Thermo-RGB红外热成像技术

    所有高于零度(-273摄氏度)的物体都会发出红外辐射(热量),这种辐射热可以用红外辐射传感器测量到,如易科泰生态技术公司提供的Spectra-Thermo光谱与热辐射监测系统(参见下左图),可以用于监测光合有效辐射、NDVI/PRI及叶片、冠层、树干等的温度(为非成像系统,可选配Thermo-RGB红外热成像)。

     

    左图:Spectra-Thermo光谱与热辐射监测系统;右图:Thermo-RGB红外热成像

    红外热成像则可以对视野内物体发出的红外辐射热进行成像(参见上右图),使物体表面温度分布可视化(一般用伪彩显示二维温度变化)。

     

    易科泰生态技术公司为植物科学研究提供红外热成像测量分析全面解决方案:

    • Thermo-RGB技术,红外热成像与RGB融合成像分析,可自动测量分析阳光照射叶片(sunlit-leaves)温度及覆盖度、阴影叶片温度及覆盖度、土壤温度及覆盖度等,并进行冠层颜色分析测量、频率直方图分析等
    • 科研级红外热成像,多点黑体和环境温度校准并具备校准证书,保障每个像素都给出的温度值
    • 波段7.5-13.5μm,分辨率640x512像素,温度灵敏度可达0.03摄氏度(30mk)
    • 强大的软件分析功能,可即时显示任意点的点温、线性范围温度分布曲线、任意区域范围平均温度及大小温度、温度分布频率直方图、3D温度分布等等
    • 手持式、在线式、固定监测式等不同选配方案
    • 红外热成像与叶绿素荧光成像技术集成方案
    • 红外热成像与高光谱成像技术集成方案
    • 无人机红外热成像遥感技术方案
    • 应用于植物气孔导度研究、植物胁迫特别是干旱胁迫成像分析研究等
    • 植物水分胁迫指数mapping技术方案

     

    左图:野外红外热成像监测;右图:稻田干旱胁迫红外热成像分析研究

     

    左图:小麦抗旱性监测;右图:无人机红外热成像遥感监测作物干旱胁迫