CIRAS-4 – Портативная система измерения газообмена растений, PP Systems
Система CIRAS-4 предназначена для проведения научных исследований, связанных с детальным анализом процессов фотосинтеза растений, газообмена и почвенного дыхания. Прибор может быть дополнительно оснащён флуориметром для измерения флуоресценции хлорофилла, что позволяет проводить комплексный анализ физиологии растительных организмов.
Краткое описание модели
Система CIRAS-4 вобрала в себя многолетний опыт инженеров PP Systems и пришла на смену системе CIRAS-3, заслужившей доверие пользователей благодаря своей точности и стабильности. CIRAS-4 предназначена для:
- Изучения газообмена растений.
- Анализа флуоресценции хлорофилла.
- Измерения почвенного дыхания и газообмена небольших растительных сообществ.
Эта система сочетает прогрессивный дизайн, высокую производительность и беспрецедентную компактность, что делает её незаменимой для полевых исследований и лабораторных испытаний.
Ключевые особенности
Компактность и мобильность
- Низкий вес и малые габариты консоли (около 4,8 кг) позволяют использовать прибор в самых труднодоступных местах, минимизируя нагрузку на пользователя.
- Ударопрочный корпус выполнен из алюминия с полиуретановыми накладками, что обеспечивает защиту от механических повреждений и неблагоприятных условий окружающей среды.
Автономность
- Встроенная литий-ионная аккумуляторная батарея обеспечивает до 16 часов непрерывной работы, что особенно важно для полевых исследований. Вспомогательные источники питания не требуются.
Продвинутая газовая аналитика
- Четыре независимых инфракрасных газоанализатора работают по принципу абсолютного абсорбтометра, измеряя поглощение инфракрасного излучения:
- Для CO₂ – с длиной волны 4,26 мкм.
- Для H₂O – с длиной волны 2,60 мкм.
- Синхронное измерение CO₂ и H₂O в рабочей и контрольной ячейках позволяет усреднить показания и существенно снизить уровень шума.
- Автоматический контроль и компенсация: система учитывает изменения температуры, давления и влажности, что обеспечивает высокую точность измерений даже в изменяющихся условиях.
Автоматический контроль окружающей среды
Температурный контроль:
Стандартные модули на основе термоэлементов Пельтье, радиаторов и вентиляторов позволяют:- Устанавливать заданную температуру воздуха в рабочей камере.
- Контролировать температуру листа.
- Поддерживать температуру, равную температуре окружающей среды.
Диапазон температурного контроля составляет от примерно 10°С ниже до 15°С выше температуры окружающей среды (пределы 0-45°С).
Контроль влажности:
Система оснащена емкостью с десикантом и микропроцессорной системой увлажнения, которая постепенно увлажняет атмосферный воздух, проходящий через десикант. Таким образом, можно точно доводить концентрацию водяного пара до точки росы (при заданной температуре).Контроль уровня освещенности (опция):
Рабочие листовые камеры могут комплектоваться компактными LED-источниками, содержащими систему красных, зеленых, голубых и белых светодиодов. Каждый канал регулируется независимо в диапазоне до 2500 мкмоль м⁻² с⁻¹, что позволяет воспроизводить условия, характерные для высокогорья или пустыни, и изучать фотоингибирование.
Технические характеристики газоанализатора
Диапазон измеряемых концентраций CO₂: 0–10,000 мкмоль моль⁻¹
- Точность измерения:
- При 300 ppm: ±0,2 мкмоль моль⁻¹
- При 1750 ppm: ±0,5 мкмоль моль⁻¹
- При 10000 ppm: ±3,0 мкмоль моль⁻¹
- Точность измерения:
Диапазон контроля концентраций CO₂ в измерительной ячейке: 0–2000 мкмоль моль⁻¹
Диапазон измеряемых концентраций H₂O: 0–75 мбар
- Точность измерения:
- При 0 мбар: ±0,015 мбар
- При 10 мбар: ±0,020 мбар
- При 50 мбар: ±0,030 мбар
- Точность измерения:
Диапазон контроля концентраций H₂O в измерительной ячейке: До точки росы (при заданной температуре)
Диапазон давлений в системе: 55–115 кПа
Регулирование потока газа:
- Встроенный воздушный насос обеспечивает непрерывный поток газа через рабочую камеру.
- Возможна регулировка расхода газа в диапазоне от 0 до 500 см³/мин (обычно настраивается на 50–100 см³/мин для стандартных измерений).
Интерфейс и хранение данных
Управляющая консоль:
- Оснащена большим 7-дюймовым полноцветным ЖК-дисплеем (WSVGA, transflective LCD) с оптимизированным углом наклона.
- Встроенная мембранная клавиатура (2 кнопки «записать» и «листать») обеспечивает удобное программирование и настройку экспериментов.
Хранение данных:
- Встроенная флэш-память объемом 32 ГБ позволяет сохранять программы и результаты измерений.
- Возможность расширения памяти с помощью внешних накопителей.
Процессор:
- Микропроцессор с тактовой частотой 528 МГц обеспечивает высокую скорость обработки данных.
Энергопитание и эксплуатационные условия
Энергопитание:
- Прибор может работать от сети переменного тока в лабораторных условиях, а также от встроенной литий-ионной аккумуляторной батареи (7,2 В), обеспечивающей до 16 часов непрерывной работы в полевых условиях.
- В комплект входит адаптер для питания и зарядное устройство.
Рабочие условия:
- Температура: –5°С до +50°С.
- Относительная влажность: 0–100% (без образования конденсата).
- В условиях повышенной запыленности может потребоваться дополнительная фильтрация воздуха.
Рабочие листовые камеры PLC4
Система CIRAS-4 совместима с различными моделями рабочих листовых камер, например:
PLC4 Universal Leaf Cuvette:
- Оконца камеры выполнены из прозрачного материала, блокирующего дальнее красное излучение.
- Варианты окон:
- 25 мм × 7 мм (площадь 1,75 см²)
- 18 мм Ø (площадь 2,5 см²)
- 25 мм × 18 мм (площадь 4,5 см²)
PLC4 Narrow и PLC4 Conifer:
- Камеры для узких листьев и хвойных растений с оконцами из стекла, устойчивого к царапинам.
Встроенные датчики ФАР:
- Универсальная камера оснащена двумя кремниевыми фотодиодами для измерения ФАР в диапазоне 400–700 нм с точностью ±10 мкмоль м⁻² с⁻¹.
- Камеры для узких листьев и хвойных – с одним фотодиодом.
Температурные датчики:
- Встроенный термистор для контроля температуры окружающей среды с диапазоном от –10°С до +50°С и точностью ±0,5°С (при +25°С).
- Универсальная камера использует бесконтактный инфракрасный датчик.
Дополнительные опции и аксессуары
Четырехцветные светодиодные источники освещения (RGBW-FR):
- Позволяют задавать независимую регулировку интенсивности по каждому каналу (0–2500 мкмоль м⁻² с⁻¹).
- Каждый модуль также содержит источник дальнего красного света (730 нм) для точной имитации естественных условий освещения.
Модуль флуоресценции хлорофилла CFM-4 (опция):
- Компактный блок, объединяющий источник актинического света и детектор флуоресценции, позволяющий проводить синхронный анализ газообмена и флуоресценции на одной и той же листовой поверхности.
Внешние датчики ФАР:
- Дополнительные силиконовые фотоячейки с коррекцией на косинус для измерения интенсивности освещения.
Сменные оконца камер:
- Для оптимизации работы с листьями разного размера доступны сменные оконца для универсальной, узкой и хвойной камер PLC4.
Применение системы CIRAS-4
Система CIRAS-4 позволяет проводить:
- Детальный анализ газообмена растений и почвенного дыхания.
- Измерения флуоресценции хлорофилла для оценки фотосинтетической активности.
- Многообразные модельные эксперименты в полевых условиях с использованием неинвазивных методов.
- Одновременное измерение параметров дыхания и флуоресценции на одной листовой поверхности, что особенно важно для комплексных исследований физиологии растений.
Благодаря гибкости настройки и широкому диапазону измерений, система CIRAS-4 является идеальным решением для исследователей, работающих в областях агрономии, экологии, физиологии растений и смежных дисциплин.
Заключение
CIRAS-4 – это точная, надежная и производительная портативная система, созданная для комплексного исследования фотосинтеза и газообмена растений. Благодаря продуманной конструкции, использованию новейших технологий измерения и автоматизации, а также возможности работы в различных режимах (от открытого до закрытого), CIRAS-4 обеспечивает высокую точность и воспроизводимость результатов даже в самых сложных условиях.