红外线 CO2气体分析仪器的结构、原理、使用

2.密闭式气路系统

被测植物或叶片密闭在同化室中，不与 同化室外发生任何的气体交换，同化室 内的CO2浓度因光合作用而下降，可用 IRGA测定同化室内CO2浓度的下降值， 计算光合速率。
光
C
D
P
A 330
密闭式气路系统 P. 气泵 C. 同化室 D. 干燥器 A. 红外线CO2分析仪
光合速率计算
C V 273 .15 P Pn t S 22 .4 273 .15 t 1.01325
式中：Pn——光合速率，µ mol CO2／(m2· s)。 ΔC——CO2浓度落差C1－C2，µmol/mol。 Δt——测定时间，s。 S——叶片面积，m2。 V——同化室（包括气路系统）体积，L。 t——同化室的温度，℃。 P——为气压，MPa。
Intercellular CO 2 concentration (μmol CO 2 mol -1 )
Transpiration rate (mmol H 2 O m -2 s -1 )

Reference cell H 2 O (mmol H 2 O mol -1 )
Sample cell H 2 O (mmol H 2 O mol -1 ) Relative humidity in the sample cell (%) Flow rate to the sample cell (μmol s -1 ) T leaf℃ Temperature of leaf thermocouple (C) External quantum sensor (μmol m -2 s -1 )
Photosynthetic rate (μmol CO 2 m -2 s -1 ) Conductance to H 2 O (mol H 2 O m -2 s -1 )
Reference cell CO 2 (μmol CO 2 mol -1 )
Sample cell CO 2 (μmol CO 2 mol -1 )
2 30
显示器
五、IRGA法测定光合速率 的气路系统

开放式气路系统 密闭式气路系统
1.开放式气路系统

该系统用双气室IRGA，以气泵为动力， 将流经同化室前的空气（参比气体）泵 入参比气室，流经同化室后的空气（样 本气体）泵入分析气室，最后将气体排 出，由仪器测出参比气体和样本气体的 CO2浓度差，根据气体流量、同化室中 叶片的面积，求出叶片的光合速率。
1
2 30
显示器
四、仪器的标定

绝对值标定法 差分值标定法
绝对值标定法

调零
参比室 0
分析室 0
1
2 0
显示器
绝对值标定法

调满刻度
参比室 0
分析室 330
1
2 330
显示器
差分值标定法

调零
参比室 300
分析室 300
1
2 0
显示器
差分值标定法

调满刻度
参比室 300
分析室 330
1
按F1打开一个保存 数据的文件
文件命名
夹住叶片
输入叶面积
数据自 动与手 动保存
关闭文件及保存数据
7、关机

(1)一定要退到主菜单下关闭电源。
(2)关机后CO2和H2O的控制旋扭要放到中
间位置。
COHale Waihona Puke Baidu和H2O的 控制旋扭
四、 IRGA检测原理 检测器是光电导型锑化铟半导体元件。 参比气室 红外线辐射能量不变 分析气室 红外线辐射能量减少→半导体 的电阻下降 CO2浓度→红外线辐射能量→电容变化
当在半导体外加一个稳定电流时，由于受 电阻变化的影响，输出的信号电压值也随 CO2浓度而变化。
参比室 300
分析室 330
LI-6400便携式光合作用测定系统
一、仪器
二、仪器的优点

1、叶室环境可以调控。如可以测在不同温度、 光强、CO2浓度下的光合作用。
2、测定参数多。 3、数据可存储，可与计算机连接。 4、反应灵敏。


5、固定叶面积，仪器自动计算各参数结果。
三、可测定的主要参数

四、仪器原理
1、开放式气路连接系统 (1)LI-6400领先于传统开放系统的地方 在于它将气体分析器安装于传感器头上。 这样节省了气流到达传感器的时间，并且， 严格准确地反映出叶子的变化。 (2) 开放系统的另一特点是可以通过各种 方式改变入室气体的条件，如：湿度、 CO2浓度、温度等等。
传感头与气体分析仪和叶室集于一体
三、仪器的工作原理


红外线经过CO2气体分子时，其辐射能量减 少，被吸收的红外线辐射能量的多少与该气 体的吸收系数（K）、气体浓度（C）和气 体层的厚度（L）有关，并符合朗伯—比尔 定律，可以用下式表示： E=E0eKCL 式中：E0——入射红外线的辐射能量； E——透过的红外线的辐射能量。
三、仪器的工作原理

CO2 气体能吸收红外线四个区段的能量， 吸 收 峰 的 波 长 分 别 在 ： 2.66 µ m 、 2.77 µ m、4.26 µ m、14.99 µ m，其吸收率分 别为 0.54 ％、 0.31 ％、 23.2 ％、 3.1 ％。 峰值为 4.26 µ m 的吸收率最高，在 CO2 浓 度较低时，在特性波长（ 4.26 µ m ）下， 被CO2气体吸收的红外线辐射能量与CO2气 体的浓度呈线性关系。
六、在植物生理研究中的应用




测定光合速率 测定呼吸速率 作光—光合作用曲线：光补偿点，光饱和点，表观 量子产额，量子效率 作CO2—光合作用曲线：CO2补偿点，CO2饱和点 作温度—光合作用曲线：光合作用最低温度，最适 温度，最高温度 测定光呼吸速率：零气法；外推法 测定蒸腾速率；气孔导度等
4、启动后的主菜单
新的测定
功能键 分别对 应上面 的小黑 框中的 英文
键盘与 计算机 相似
主 界 面
5、校正仪器
(1)流量校准 (2)零点校准
(3)红蓝光源校准
校准时H2O 和CO2的控制旋扭要放到Bypass 位置
6、数据测量
F4是最常用的， 测量按F4
测定时H2O 和CO2的控制旋扭要放到Bypass 位置
2. 红外线CO2气体分析仪法的优点

迅速而准确 简单而方便 整体而连续 智能化
二、仪器的基本组成

主要由光源、气室和检测器组成
CO2 红 外 光 源
1
2
气
室
检 测 器
三、仪器的工作原理


红外线（infrared）是波长在0.75～ 400 µ m范围内的电磁波。红外线按其波 长长度划分：25～400 µ m为远红外线； 2.5～25 µ m为中红外线；0.75～2.5 µ m为近红外线。 不同气体对红外线的吸收不同。由同种 原子组成的气体分子如N2、H2、O2等均 不吸收红外线。只有由异种原子组成的 气体分子如CO、CO2、CH4、H2O等可 以吸收红外线。
P
F
C
D
A
P F D
P. 气泵
开放式气路系统 F. 流量计 C. 同化室 D. 干燥器 A. 红外线CO2分析仪
光合速率计算
C F 273 .15 P Pn S 22.4 273 .15 t 1.01325
式中：Pn——光合速率，µ mol CO2／(m2· s)。 ΔC——CO2浓度落差C1－C2，µmol/mol。 S——叶片面积，m2。 F——气体流量，L/s。 t——同化室的温度，℃ P——为气压，MPa。
红外线 CO2气体分析仪器的 结构、原理、使用及在植物 生理研究中的应用
一、引言

植物在生命活动过程中，常伴有CO2的释 放与吸收。CO2量的变化能标志植物生理 生化活性的强弱。
光 CO2+H2O 光合细胞 (CH2O)+O2

1.光合作用测定方法

改良半叶法 PH比色法 氧电极法 红外线CO2气体分析仪法
具体的气体连接示意图
2、仪器通过公式自动计算各参 数的值
(1)自动记录结果 (2)叶面积固定=6cm2 (3)如叶面积不足6，可改变 叶面积的输入。
五、简单介绍主要操作流程

1、仪器连接
数据线和气路与主机连接
数据线和气路与感应头叶室的连接
连接好以后应该是这样
2、开机
电 源 开 关
3、程序自动启动