一种基于led的植物叶绿素荧光检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种检测装置，尤其是一种基于LED的植物叶绿素荧光检测装置。
【背景技术】
[0002]光合作用是提供植物所有物质代谢和能量代谢的基础，是绿色植物利用叶绿素等光合色素，在可见光的照射下，经过光反应和碳反应(旧称暗反应)，将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气(或氢气)的生化过程。同时也有将光能转变为有机物中化学能的能量转化过程。在能量转换过程中，有一部分光能损耗以较长波长的荧光方式释放。很多光合作用过程的变化都可以通过叶绿素荧光反应出来，而且荧光测量技术不需要破坏细胞，不伤害生物体，因此研宄和探测光合作用的荧光特性有着十分重要的科学意义和应用价值。目前，叶绿素荧光在光合作用、植物胁迫生理学、水生生物学、海洋学和遥感等方面得到了广泛的应用。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种结构小巧、便携快速、使用方便的基于LED的植物叶绿素荧光检测装置。
[0004]本发明为解决其技术问题采用如下技术方案:一种基于LED的植物叶绿素荧光检测装置，其关键技术在于:其包括外壳、设于外壳左侧内部的可激发叶绿素荧光能力的光源、水平位于光源右侧的光束整形透镜、置于光束整形透镜右侧的用于限定植物叶绿素激发光波段的蓝光窄带滤光片、设于外壳中心位置的用于反射蓝光和透射植物荧光的45° 二向色镜以及设于外壳底部用于激发植物荧光的高度位置可调的聚焦透镜，所述外壳的底部设有叶片夹具窗口，所述叶片夹具窗口下方设有与之匹配的带有通光光阑的叶片夹具；所述外壳顶部设有用于测量焚光强度的娃光电池、置于娃光电池正下方的焚光截止滤光片以及置于荧光截止滤光片下方的用于收集荧光的聚焦透镜。
[0005]优选的，所述聚焦透镜固定于带有外螺纹的镜片架中，所述外壳的底部设有定位筒，该定位筒设有与所述外螺纹配套的内螺纹，可以通过改变聚焦透镜的位置调整叶绿素激发光的尺径。
[0006]优选的，所述叶片夹具中间夹持有叶片，所述叶片夹具上设有与叶片夹具窗口匹配的、可以根据需要调整叶片的叶绿素激发面积的通光光阑。
[0007]优选的，所述叶片夹具窗口与叶片夹具之间设有用于保证空间密闭密封胶圈。
[0008]采用上述技术方案所产生的有益效果如下:本发明采用LED作为激发光源，可以根据需要安装不同波段的LED光源，并通过光束整形透镜调整激发光束；本发明采用45°二向色镜将激发光与荧光分路设计，一方面提高了装置的紧凑程度，另一方面实现了分光路设计，提高了荧光采集的便捷；本发明采用设有螺纹的定位筒，并配合叶片夹具的通光光阑可以根据测量需要调整叶片的激发面积。本发明具有激发光密度可调，测量叶片面积可调，光路结构紧凑巧妙、测量便捷等特点，结合外设的测量电路可以实验植物叶片叶绿素荧光的快速测量。
【附图说明】
[0009]图1为本发明的结构示意图；
其中，1、光源；2、光束整形透镜；3、窄带滤光片；4、45° 二向色镜；5、聚焦透镜；6、定位筒；8、荧光聚光透镜；9、截止滤光片；10、硅光电池；11、叶片夹具；12、通光光阑；13、外壳。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
[0011]参见附图1，本实施例包括外壳13、设于外壳13左侧内部的可激发叶绿素荧光能力的LED光源1、水平位于LED光源I右侧的光束整形透镜2、置于光束整形透镜2右侧的用于限定植物叶绿素激发光波段的蓝光窄带滤光片3、设于外壳13中心位置的用于反射蓝光和透射植物荧光的45° 二向色镜4以及设于外壳13底部用于激发植物荧光的高度位置可调的聚焦透镜5，所述外壳的底部设有叶片夹具窗口，所述叶片夹具窗口下方设有与之匹配的带有通光光阑12 (也可叫调整光阑)的叶片夹具11 ;所述外壳13顶部设有用于测量荧光强度的硅光电池10、置于硅光电池10正下方的荧光截止滤光片9以及置于荧光截止滤光片9下方的用于收集荧光的聚焦透镜8。
[0012]所述LED光源通过水平放置于其右侧的光束整形透镜2实现将发散光整形为准直光束；所述窄带滤光片3将整形后的蓝光光束的波长控制在激发植物叶绿素荧光的460nm-480nm波段；所述的45° 二向色镜呈45°角放置于外壳13的中心位置，将LED蓝光光路由水平方向进行45°转折垂直向下发射，通过聚焦透镜5聚焦后照射到叶片夹具11的通光光阑12位置，聚焦透镜5通过调整镜片架在定位筒6内的位置可以调整其在光路中的位置，进而可以根据实际叶片测量需要改变照射到叶片夹具窗口的光斑的激发光光密度，再通过调整通光光阑12的大小可以调整实际照射到叶片上的光斑面积；叶片经蓝光照射激发后会发出荧光，荧光通过聚焦透镜5、45° 二向色镜4和荧光聚光透镜8后汇聚，然后再经过截止滤光片9将杂散光滤除后汇聚到所述硅光电池10，再利用外设的信号采集处理电路实现荧光强度的快速测量。
[0013]本实施例中所述叶片夹具窗口和叶片夹具11相互匹配，二者通过橡胶圈密封。所述光源I可采用LED蓝光光源，也可以根据需要更换为同样具备激发叶绿素荧光能力的其他波段光源，相应的45° 二向色镜4也需要根据光源I的发射波长进行相对应的更换，可以实现不同激发光模式下的叶绿素荧光快速测量。所述叶片夹具11结构上分上下两个部分，中间夹持叶片，上部分与叶片夹具窗□匹配，利用橡胶圈内嵌到外壳内部，保证密封；内设窗口通光光阑12，可以根据需要调整光阑的尺寸，进而调整叶片的叶绿素激发面积。进一步的改进，可以在通光光阑12上面设置一块遮挡用的铁片，更加方便。
[0014]使用本发明对植物叶绿素荧光进行快速测量时，第一步需要先将叶片夹具11从外壳中取出，然后根据实际叶片的叶绿素荧光测量要求利用定位筒6内的镜片架调整聚焦透镜5的位置，进而将照射到叶片夹持窗口的光斑光密度调整到要求强度；第二步将叶片夹具11上的通光光阑12保持关闭状态，然后用叶片夹具11夹持待测量叶片，利用叶片夹具11的密闭空间使待测量叶片保持暗室状态一定时间，然后将测量装置通过叶片夹具窗口与叶片夹具11密闭连接；第三步，根据实际测量需要的叶片激发面积打开通光光阑12并调整光阑开口尺径，打开外设的测量电路开关进行叶绿素荧光快速测量，这里外设的测量电路采用现有的设备或元器件即可实现。
[0015]本发明具有激发光密度可调，测量叶片面积可调，光路结构紧凑巧妙、测量便捷等特点，结合外设的测量电路可以实验植物叶片叶绿素荧光的诱导式快速测量。
[0016]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明创造。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明创造的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明创造将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种基于LED的植物叶绿素荧光检测装置，其特征在于:其包括外壳(13)、设于外壳(13)左侧内部的可激发叶绿素荧光能力的光源(1)、水平位于光源(I)右侧的光束整形透镜(2)、置于光束整形透镜(2)右侧的用于限定植物叶绿素激发光波段的蓝光窄带滤光片(3)、设于外壳(13)中心位置的用于反射蓝光和透射植物荧光的45° 二向色镜(4)以及设于外壳(13)底部用于激发植物荧光的高度位置可调的聚焦透镜(5)，所述外壳的底部设有叶片夹具窗口，所述叶片夹具窗口下方设有与之匹配的带有通光光阑(12)的叶片夹具(11);所述外壳(13)顶部设有用于测量荧光强度的硅光电池(10)、置于硅光电池(10)正下方的荧光截止滤光片(9)以及置于荧光截止滤光片(9)下方的用于收集荧光的聚焦透镜(8)02.根据权利要求1所述的基于LED的植物叶绿素荧光检测装置，其特征在于:所述聚焦透镜(5)固定于带有外螺纹的镜片架中，所述外壳(13)的底部设有定位筒(6)，该定位筒(6)设有与所述外螺纹配套的内螺纹。3.根据权利要求1所述的基于LED的植物叶绿素荧光检测装置，其特征在于:所述叶片夹具(11)中间夹持有叶片，所述叶片夹具(11)上设有与叶片夹具窗口匹配的、可以根据需要调整叶片的叶绿素激发面积的通光光阑(12)。4.根据权利要求3所述的基于LED的植物叶绿素荧光检测装置，其特征在于:所述叶片夹具窗口与叶片夹具(11)之间设有用于保证空间密闭密封胶圈。5.根据权利要求1所述的基于LED的植物叶绿素荧光检测装置，其特征在于:所述光源(I)为蓝光光源或红光光源。
【专利摘要】本发明公开了一种基于LED的植物叶绿素荧光检测装置，其包括外壳、设于外壳左侧内部的光源、位于光源右侧的光束整形透镜、置于光束整形透镜右侧的蓝光窄带滤光片、设于外壳中心位置的45°二向色镜以及设于外壳底部高度位置可调的聚焦透镜，外壳的底部设有叶片夹具窗口，叶片夹具窗口下方设有与之匹配的带有通光光阑的叶片夹具；外壳顶部设有硅光电池、位于硅光电池正下方的荧光截止滤光片以及置于荧光截止滤光片下方的聚焦透镜。本发明结构简单，采用45°分光镜将植物叶绿素荧光激发光路和荧光接收光路分离，利用整形透镜和聚焦透镜使LED蓝光激发光在保证激发强度的前提下光照均匀，可以对植物叶绿素荧光进行诱导式实时快速检测。
【IPC分类】G01N21/64
【公开号】CN104990902
【申请号】CN201510350314
【发明人】张磊, 郑一博
【申请人】石家庄经济学院
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月24日