GFS-3000光合-熒光儀入門流程

GFS-3000光合-熒光儀是測(cè)量植物葉片，苔蘚等光合生物氣體交換的儀器。它的原理是紅外氣體分析法，它的核心部件是紅外氣體分析儀(Infrared Gas Analyzer, IRGA)。它測(cè)量的目標(biāo)物是CO₂和H₂O，CO₂和H₂O是植物光合作用過程中與環(huán)境發(fā)生氣體交換的兩個(gè)主要成分，植物的蒸騰作用會(huì)從葉片向空氣中散失H₂O，光合作用會(huì)從空氣中吸收CO₂合成有機(jī)物。植物葉片與環(huán)境發(fā)生氣體交換的窗口是氣孔， H₂O和CO₂都需要經(jīng)過氣孔離開或進(jìn)入葉片。進(jìn)入葉片的CO₂要擴(kuò)散到葉綠體才能參與光合作用暗反應(yīng)。因此，光合儀的原理、功能和用途可以總結(jié)為一句話，即：光合儀是利用紅外氣體分析器測(cè)量流經(jīng)葉片前后CO₂和H₂O的濃度變化，分析葉片與環(huán)境發(fā)生的氣體交換，用固定了多少CO₂來表征光合作用的能力的儀器。光合儀可以獲得的常用參數(shù)有同化速率(A)，蒸騰速率(E)，氣孔導(dǎo)度(GH₂O)，胞間二氧化碳濃度(Ci)等。 First Thing First
使用IRGA原理的儀器設(shè)備時(shí)，要想數(shù)據(jù)測(cè)得準(zhǔn)，以下兩點(diǎn)要格外注意：預(yù)熱和標(biāo)定。
預(yù)熱：打開測(cè)量模式后，要先讓儀器工作一段時(shí)間，使分析器腔室達(dá)到恒定工作溫度。預(yù)熱完成前測(cè)量并記錄的CO₂和H₂O濃度會(huì)漂移。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，GFS-3000測(cè)量的CO₂和H₂O濃度可以在15分鐘后基本穩(wěn)定，但是，如果您需要非常高的精度，建議預(yù)熱時(shí)間為1小時(shí)。
標(biāo)定：如果想要紅外分析器長(zhǎng)久的維持高精度運(yùn)轉(zhuǎn)，定期標(biāo)定是非常關(guān)鍵的。所謂的標(biāo)定是用已知濃度的純凈氣體來校驗(yàn)分析器測(cè)量結(jié)果，如果測(cè)量結(jié)果與已知濃度的氣體不一致，說明分析器有漂移，需要通過標(biāo)定程序?qū)�兩者設(shè)為一致。只有兩者一致才能保證分析器是正常的，測(cè)出來的數(shù)據(jù)是可信的。
標(biāo)定分為Zero標(biāo)定和Span標(biāo)定，CO₂和H₂O的Zero標(biāo)定可以分別用堿石灰和干燥劑將密閉氣路內(nèi)CO₂和H₂O完全吸附來完成，使用者根據(jù)軟件中的流程提示自己即可操作。CO₂和H₂O的Span標(biāo)定則需要已知濃度的氣罐和冷阱，只能由專業(yè)工程師來完成。什么時(shí)候需要標(biāo)定呢？在Mode ZP模式下，dCO₂ZP>2ppm時(shí)需標(biāo)定CO₂零點(diǎn)，dH₂OZP>200ppm時(shí)需要標(biāo)定H₂O零點(diǎn)。對(duì)于紅外分析器的長(zhǎng)期維護(hù)，建議Span標(biāo)定的周期是不超過1年，GFS-3000光合儀自安裝調(diào)試后起可享受一次免費(fèi)標(biāo)定！
儀器連接
正確連接電源或電池，葉室與主機(jī)連接線，緩沖瓶，藥品管。
電源或電池連接不正確可能會(huì)導(dǎo)致電源無(wú)法接通，無(wú)法開機(jī)，還可能會(huì)導(dǎo)致分析器初始化失敗，機(jī)器無(wú)法通過自檢。
葉室與主機(jī)連接線有明確的方向，連接不正確可能導(dǎo)致無(wú)法檢測(cè)到測(cè)量頭，無(wú)法控制溫度，光照。葉室氣路的From和To與主機(jī)上的對(duì)應(yīng)即可。
緩沖瓶可以保證Air in進(jìn)氣穩(wěn)定，縮短數(shù)據(jù)穩(wěn)定的時(shí)間。
三個(gè)藥品管從左到右依次是干燥劑、加濕劑和CO₂吸收劑。干燥劑和加濕劑藥品管僅在更換藥品或標(biāo)定時(shí)拆卸，日常使用只需關(guān)注內(nèi)部藥品的狀態(tài)，GFS-3000的原裝的干燥劑為橙色，吸水后會(huì)變透明，已經(jīng)變透明的干燥劑需要盡快更換。加濕劑不變色，可以根據(jù)控濕時(shí)是否達(dá)到控制值來判斷時(shí)都需要要加水，加水只能加煮沸過的蒸餾水，實(shí)驗(yàn)沒有加濕要求可忽略此管的維護(hù)。CO₂吸收劑比較特殊，新鮮的為灰白色，吸附CO₂會(huì)變?yōu)樽仙�，但是紫色�?huì)隨時(shí)間延長(zhǎng)褪去。使用CO₂吸收管時(shí)要注意，當(dāng)實(shí)驗(yàn)要求控制CO₂濃度時(shí)，需要給GFS-3000加裝CO₂鋼瓶，此時(shí)必須連接CO₂Absorber藥品管。如果實(shí)驗(yàn)沒有控制CO₂濃度的需求，此時(shí)，要將CO₂Absorber藥品管拆下，換上混合空管 3000-C/MV，如果在不控CO₂的情況下安裝了CO₂吸收管可能會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入葉室CO₂為0，無(wú)法測(cè)量。相反，如果在需要控制CO₂時(shí)未加裝CO₂吸收管，同樣也無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制功能。
測(cè)量頭選擇
打開系統(tǒng)后，進(jìn)入Measure Mode前，首先要連接的測(cè)量頭類型。
點(diǎn)擊左邊上面選框可以選擇：標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量頭，或3010-GWK-1或3010-DUAL聯(lián)用葉室。
點(diǎn)擊中間上面選框可以選擇：3056-FL熒光附件，或3050-F或Imaging-PAM熒光附件。
點(diǎn)擊右邊上面選框可以選擇：3040-L光源，或3041-L光源或RGBW光源。
點(diǎn)擊左邊下面選框可以選擇：光學(xué)氧氣傳感器。
下面中間和右邊選框?yàn)樾��?zhǔn)使用，無(wú)需關(guān)注。
通常選擇的是標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量頭3010-S和配套光源，光源類型可根據(jù)光源上的標(biāo)簽區(qū)分。
務(wù)必清楚機(jī)器上接的啥，再選！否則可能無(wú)法正確識(shí)別測(cè)量頭。
測(cè)量模式-預(yù)熱
所有連接妥當(dāng)后進(jìn)入測(cè)量模式，GFS-3000會(huì)自動(dòng)執(zhí)行一系列操作，包括：
1、Initialization of Analyzer, please wait(max 100 s)初始化
2、Getting parameters of analyzer獲取分析器參數(shù)
3、Searching Measure Head識(shí)別測(cè)量頭
4、Read Settings of Measure Head讀取測(cè)量頭設(shè)置
5、Peltier test……….檢測(cè)測(cè)量頭控溫模塊
6、Peltier Test ok控溫模塊測(cè)試通過
7-1、然后進(jìn)入測(cè)量模式。
7-2、如果連接了熒光附件，如3056-FL，還會(huì)顯示Searching for Fluorescence module查找熒光模塊，然后再進(jìn)入測(cè)量模式。
上述自動(dòng)操作的過程，使用者無(wú)需做任何操作，只需要留意界面動(dòng)態(tài)，特別是Menu右側(cè)的信息提示框，如果出現(xiàn)黃色提示信息，請(qǐng)嘗試讀懂它的意思，如果無(wú)法做出判斷，或出現(xiàn)數(shù)字代碼，請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系我們的技術(shù)工程師。

測(cè)量模式-創(chuàng)建文件
請(qǐng)牢記，永遠(yuǎn)把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的設(shè)置放在第一位。
點(diǎn)擊軟件中的Filename，創(chuàng)建保存數(shù)據(jù)的文件，后續(xù)測(cè)量的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)到這個(gè)文件內(nèi)。創(chuàng)建文件名后，還需要選擇測(cè)量面積（A）或重量（W），葉片通常選面積，測(cè)量苔蘚或小動(dòng)物呼吸時(shí)可選重量。面積設(shè)置非常重要，因?yàn)槊娣e參與光合速率的計(jì)算。葉室面積可根據(jù)安裝的適配片確定，常用的有三種，標(biāo)準(zhǔn)的為2*4，8 cm²；狹長(zhǎng)的為1*4，4 cm²；圓形的為3 cm²，其他的特殊類型可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置。葉室面積也可以通過界面中的Area進(jìn)行設(shè)置。 測(cè)量模式-設(shè)置氣流
點(diǎn)擊軟件界面中的Flow，可設(shè)置流速，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為750 μmol/s，此流速為泵入分析器的氣體流速。Mode MP模式下，750 μmol/s的流速等同于兩個(gè)浮子流量計(jì)的高度，即參比分析器（Analyser Ref）和樣品分析器（Analyser Sam）均為750 μmol/s。在Mode ZP模式下，泵入分析器的氣體流速為設(shè)置值的一半，浮子流量計(jì)小球高度會(huì)降低一半。 點(diǎn)擊軟件界面中的Impeller，可以設(shè)置葉室風(fēng)扇的速度，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為7，該數(shù)值為風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的檔位，風(fēng)扇的作用是混勻葉室內(nèi)局部小環(huán)境的氣體。對(duì)于光合作用過程中氣體交換微弱的植物，如林下的陰生植物，轉(zhuǎn)速可以設(shè)置為5，或者更小的數(shù)值。

測(cè)量模式-控制光溫水氣
GFS-3000可以精準(zhǔn)控制各種環(huán)境因子（光強(qiáng)、溫度、H₂O 、CO₂)。
5種控光模式可選：控制葉片正面光強(qiáng)，控制葉片背面光強(qiáng)，控制環(huán)境光強(qiáng)，葉片正面跟隨環(huán)境光強(qiáng)，葉片背面跟隨環(huán)境光強(qiáng)。常用的是控制葉片正面光強(qiáng)。
4種控溫模式可選：跟隨環(huán)境溫度，控制葉室溫度，控制葉片溫度，以恒定差值跟隨環(huán)境溫度。最常用的是控制葉室溫度。先進(jìn)的PeltierTM控溫技術(shù)，控溫性能佳，葉室可降溫10 ℃，增溫至50 ℃。
3種控濕模式可選：以ppm為單位控制H₂O的絕對(duì)濃度，以rh（%）控制相對(duì)濕度或執(zhí)行完全干燥的測(cè)量。如果想控制相對(duì)濕度，軟件會(huì)提示必須先控制溫度。如果要控制到較高的濕度，則溫度不可以控制得太低，否則會(huì)產(chǎn)生結(jié)露。此時(shí)需要留意軟件的提示信息欄，及時(shí)調(diào)整控制選項(xiàng)。小編本人更喜歡控制H₂O的絕對(duì)濃度，在輸入控制值后軟件會(huì)提示露點(diǎn)溫度，此時(shí)只需要保證控溫高于露點(diǎn)溫度即可。
控制CO₂濃度：直接輸入設(shè)置值即可。創(chuàng)新性的CO₂緩釋設(shè)計(jì)，可以在CO₂不足時(shí)，在不中斷測(cè)量的情況下隨時(shí)加裝CO₂小鋼瓶。注入系統(tǒng)密閉性佳，可有效節(jié)省耗材。
測(cè)量模式-分析器調(diào)零
分析器調(diào)零和前面講的分析器標(biāo)定是兩個(gè)概念。如果把紅外氣體分析器比作天平，標(biāo)定即為用標(biāo)準(zhǔn)砝碼校準(zhǔn)天平，調(diào)零則相當(dāng)于稱量前去皮。無(wú)論是分析器調(diào)零還是分析器標(biāo)定都必須在機(jī)器充分預(yù)熱后進(jìn)行。GFS-3000的分析器調(diào)零分兩步：Mode ZP調(diào)零和Mode MP調(diào)零。Mode ZP 模式調(diào)零消除的是參比分析器（Analyser Ref）和樣品分析器（Analyser Sam）之間的差值，需要在dCO₂和dH₂O曲線穩(wěn)定后計(jì)數(shù)，此時(shí)存的是ZPirga；Mode MP模式調(diào)零消除的是參比分析器（Analyser Ref）和樣品分析器（Analyser Sam）+葉室氣路（Cuvette）之間的差值，同樣需要在dCO₂和dH₂O曲線穩(wěn)定后計(jì)數(shù)，此時(shí)存的是ZPcuv。調(diào)零結(jié)束后即可開始測(cè)量。
測(cè)量模式-采集數(shù)據(jù)
推開葉室，夾上待測(cè)葉片，關(guān)閉葉室，開始測(cè)量。此時(shí)需要確認(rèn)的細(xì)節(jié)有以下幾點(diǎn)：葉片要占滿葉室；Tleaf溫度傳感器要接觸到葉片；葉室要密閉（通過葉室開關(guān)上的旋鈕可調(diào)節(jié)葉室關(guān)閉的松緊程度），兩個(gè)流量計(jì)高度一致。夾上葉片后可到Value窗口觀察同化速率A值，等待穩(wěn)定后，點(diǎn)擊屏幕下方常用命令區(qū)第二個(gè)按鈕 Store MP，存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)。然后更換下一個(gè)葉片繼續(xù)測(cè)量。
進(jìn)階操作：通過點(diǎn)擊 Value選項(xiàng)卡三次，切換至Val Steady界面。在此界面下，GFS-3000會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)的穩(wěn)定判定標(biāo)準(zhǔn)判斷測(cè)量是否達(dá)到穩(wěn)態(tài)。等A值下面出現(xiàn)=號(hào)時(shí)，點(diǎn)擊屏幕下方常用命令區(qū)第二個(gè)按鈕Store MP，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。如果Val Steady界面所有數(shù)據(jù)都穩(wěn)定了，Val Steady會(huì)變成紅色，此時(shí)可以果斷點(diǎn)擊Store MP。預(yù)設(shè)的穩(wěn)定判斷標(biāo)準(zhǔn)可以通過主菜單-高級(jí)設(shè)置-穩(wěn)定測(cè)量設(shè)置進(jìn)行修改，修改后的標(biāo)準(zhǔn)記得保存。后續(xù)會(huì)根據(jù)新加載的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定測(cè)量是否已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定。所有保存的數(shù)據(jù)會(huì)顯示在Report界面并寫入最初創(chuàng)建的文件。
數(shù)據(jù)導(dǎo)出
最新的GFS-3000可以直接連接U盤，將主機(jī)平板電腦上的文件直接復(fù)制到U盤即可導(dǎo)出數(shù)據(jù)。

關(guān)機(jī)
測(cè)量結(jié)束后干燥氣路對(duì)分析器的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要！
測(cè)量結(jié)束后，氣路內(nèi)部可不免得會(huì)殘留水蒸氣。為防止在測(cè)量后存放過程中因溫度過低而導(dǎo)致的內(nèi)部結(jié)露，GFS-3000關(guān)機(jī)時(shí)必須選擇通干燥氣體。GFS-3000具有關(guān)機(jī)過程的自動(dòng)干燥功能，可排出儀器內(nèi)殘余濕氣。執(zhí)行關(guān)機(jī)操作時(shí)，葉室應(yīng)該是閉合的，保證整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)處于密閉狀態(tài)。等自動(dòng)干燥結(jié)束后，軟件會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，此時(shí)需要將葉室打開存放，此操作可避免葉室的密封海綿因長(zhǎng)期處在壓縮狀態(tài)下失去彈性。
如果只是短暫的休息，可將GFS-3000置于Standby，系統(tǒng)會(huì)在干燥氣體沖刷分析器后關(guān)閉顯示器，進(jìn)入待機(jī)模式。休息結(jié)束后，只需再次點(diǎn)擊屏幕即可將GFS-3000從待機(jī)模式喚醒，然后點(diǎn)擊菜單欄的On/Off，選擇Measure Mode On快速進(jìn)入測(cè)量模式，無(wú)需預(yù)熱，但是建議再次調(diào)零后開始測(cè)量。
步步為“贏”
測(cè)量前認(rèn)真閱讀該文章對(duì)理解氣體交換測(cè)量原理和GFS-3000測(cè)量規(guī)范非常有幫助。
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