GFS-3000光合-荧光仪入门流程
2024-02-28 来源:本站 点击次数:1442
GFS-3000光合-荧光仪是测量植物叶片，苔藓等光合生物气体交换的仪器。它的原理是红外气体分析法，它的核心部件是红外气体分析仪(Infrared Gas Analyzer, IRGA)。它测量的目标物是CO2和H2O，CO2和H2O是植物光合作用过程中与环境发生气体交换的两个主要成分，植物的蒸腾作用会从叶片向空气中散失H2O，光合作用会从空气中吸收CO2合成有机物。植物叶片与环境发生气体交换的窗口是气孔， H2O和CO2都需要经过气孔离开或进入叶片。进入叶片的CO2要扩散到叶绿体才能参与光合作用暗反应。因此，光合仪的原理、功能和用途可以总结为一句话，即：光合仪是利用红外气体分析器测量流经叶片前后CO2和H2O的浓度变化，分析叶片与环境发生的气体交换，用固定了多少CO2来表征光合作用的能力的仪器。光合仪可以获得的常用参数有同化速率(A)，蒸腾速率(E)，气孔导度(GH2O)，胞间二氧化碳浓度(Ci)等。
First Thing First
使用IRGA原理的仪器设备时，要想数据测得准，以下两点要格外注意：预热和标定。
预热：打开测量模式后，要先让仪器工作一段时间，使分析器腔室达到恒定工作温度。预热完成前测量并记录的CO2和H2O浓度会漂移。根据经验，GFS-3000测量的CO2和H2O浓度可以在15分钟后基本稳定，但是，如果您需要非常高的精度，建议预热时间为1小时。
标定：如果想要红外分析器长久的维持高精度运转，定期标定是非常关键的。所谓的标定是用已知浓度的纯净气体来校验分析器测量结果，如果测量结果与已知浓度的气体不一致，说明分析器有漂移，需要通过标定程序将两者设为一致。只有两者一致才能保证分析器是正常的，测出来的数据是可信的。
标定分为Zero标定和Span标定，CO2和H2O的Zero标定可以分别用碱石灰和干燥剂将密闭气路内CO2和H2O完全吸附来完成，使用者根据软件中的流程提示自己即可操作。CO2和H2O的Span标定则需要已知浓度的气罐和冷阱，只能由专业工程师来完成。什么时候需要标定呢？在Mode ZP模式下，dCO2ZP>2ppm时需标定CO2零点，dH2OZP>200ppm时需要标定H2O零点。对于红外分析器的长期维护，建议Span标定的周期是不超过1年，GFS-3000光合仪自安装调试后起可享受一次免费标定！
仪器连接
正确连接电源或电池，叶室与主机连接线，缓冲瓶，药品管。
电源或电池连接不正确可能会导致电源无法接通，无法开机，还可能会导致分析器初始化失败，机器无法通过自检。
叶室与主机连接线有明确的方向，连接不正确可能导致无法检测到测量头，无法控制温度，光照。叶室气路的From和To与主机上的对应即可。
缓冲瓶可以保证Air in进气稳定，缩短数据稳定的时间。
三个药品管从左到右依次是干燥剂、加湿剂和CO2吸收剂。干燥剂和加湿剂药品管仅在更换药品或标定时拆卸，日常使用只需关注内部药品的状态，GFS-3000的原装的干燥剂为橙色，吸水后会变透明，已经变透明的干燥剂需要尽快更换。加湿剂不变色，可以根据控湿时是否达到控制值来判断时都需要要加水，加水只能加煮沸过的蒸馏水，实验没有加湿要求可忽略此管的维护。CO2吸收剂比较特殊，新鲜的为灰白色，吸附CO2会变为紫色，但是紫色会随时间延长褪去。使用CO2吸收管时要注意，当实验要求控制CO2浓度时，需要给GFS-3000加装CO2钢瓶，此时必须连接CO2Absorber药品管。如果实验没有控制CO2浓度的需求，此时，要将CO2Absorber药品管拆下，换上混合空管 3000-C/MV，如果在不控CO2的情况下安装了CO2吸收管可能会导致进入叶室CO2为0，无法测量。相反，如果在需要控制CO2时未加装CO2吸收管，同样也无法实现控制功能。
测量头选择
打开系统后，进入Measure Mode前，首先要连接的测量头类型。
点击左边上面选框可以选择：标准测量头，或3010-GWK-1或3010-DUAL联用叶室。
点击中间上面选框可以选择：3056-FL荧光附件，或3050-F或Imaging-PAM荧光附件。
点击右边上面选框可以选择：3040-L光源，或3041-L光源或RGBW光源。
点击左边下面选框可以选择：光学氧气传感器。
下面中间和右边选框为校准使用，无需关注。
通常选择的是标准测量头3010-S和配套光源，光源类型可根据光源上的标签区分。
务必清楚机器上接的啥，再选！否则可能无法正确识别测量头。
测量模式-预热
所有连接妥当后进入测量模式，GFS-3000会自动执行一系列操作，包括：
1、Initialization of Analyzer, please wait(max 100 s)初始化
2、Getting parameters of analyzer获取分析器参数
3、Searching Measure Head识别测量头
4、Read Settings of Measure Head读取测量头设置
5、Peltier test……….检测测量头控温模块
6、Peltier Test ok控温模块测试通过
7-1、然后进入测量模式。
7-2、如果连接了荧光附件，如3056-FL，还会显示Searching for Fluorescence module查找荧光模块，然后再进入测量模式。
上述自动操作的过程，使用者无需做任何操作，只需要留意界面动态，特别是Menu右侧的信息提示框，如果出现黄色提示信息，请尝试读懂它的意思，如果无法做出判断，或出现数字代码，请及时联系我们的技术工程师。
测量模式-创建文件
请牢记，永远把数据存储的设置放在第一位。
点击软件中的Filename，创建保存数据的文件，后续测量的数据会自动存储到这个文件内。创建文件名后，还需要选择测量面积（A）或重量（W），叶片通常选面积，测量苔藓或小动物呼吸时可选重量。面积设置非常重要，因为面积参与光合速率的计算。叶室面积可根据安装的适配片确定，常用的有三种，标准的为2*4，8 cm2；狭长的为1*4，4 cm2；圆形的为3 cm2，其他的特殊类型可根据实际情况设置。叶室面积也可以通过界面中的Area进行设置。
测量模式-设置气流
点击软件界面中的Flow，可设置流速，标准设置为750 μmol/s，此流速为泵入分析器的气体流速。Mode MP模式下，750 μmol/s的流速等同于两个浮子流量计的高度，即参比分析器（Analyser Ref）和样品分析器（Analyser Sam）均为750 μmol/s。在Mode ZP模式下，泵入分析器的气体流速为设置值的一半，浮子流量计小球高度会降低一半。
点击软件界面中的Impeller，可以设置叶室风扇的速度，标准设置为7，该数值为风扇转速的档位，风扇的作用是混匀叶室内局部小环境的气体。对于光合作用过程中气体交换微弱的植物，如林下的阴生植物，转速可以设置为5，或者更小的数值。
测量模式-控制光温水气
GFS-3000可以精准控制各种环境因子（光强、温度、H2O 、CO2)。
5种控光模式可选：控制叶片正面光强，控制叶片背面光强，控制环境光强，叶片正面跟随环境光强，叶片背面跟随环境光强。常用的是控制叶片正面光强。
4种控温模式可选：跟随环境温度，控制叶室温度，控制叶片温度，以恒定差值跟随环境温度。最常用的是控制叶室温度。先进的PeltierTM控温技术，控温性能佳，叶室可降温10 ℃，增温至50 ℃。
3种控湿模式可选：以ppm为单位控制H2O的绝对浓度，以rh（%）控制相对湿度或执行完全干燥的测量。如果想控制相对湿度，软件会提示必须先控制温度。如果要控制到较高的湿度，则温度不可以控制得太低，否则会产生结露。此时需要留意软件的提示信息栏，及时调整控制选项。小编本人更喜欢控制H2O的绝对浓度，在输入控制值后软件会提示露点温度，此时只需要保证控温高于露点温度即可。
控制CO2浓度：直接输入设置值即可。创新性的CO2缓释设计，可以在CO2不足时，在不中断测量的情况下随时加装CO2小钢瓶。注入系统密闭性佳，可有效节省耗材。
测量模式-分析器调零
分析器调零和前面讲的分析器标定是两个概念。如果把红外气体分析器比作天平，标定即为用标准砝码校准天平，调零则相当于称量前去皮。无论是分析器调零还是分析器标定都必须在机器充分预热后进行。GFS-3000的分析器调零分两步：Mode ZP调零和Mode MP调零。Mode ZP 模式调零消除的是参比分析器（Analyser Ref）和样品分析器（Analyser Sam）之间的差值，需要在dCO2和dH2O曲线稳定后计数，此时存的是ZPirga；Mode MP模式调零消除的是参比分析器（Analyser Ref）和样品分析器（Analyser Sam）+叶室气路（Cuvette）之间的差值，同样需要在dCO2和dH2O曲线稳定后计数，此时存的是ZPcuv。调零结束后即可开始测量。
测量模式-采集数据
推开叶室，夹上待测叶片，关闭叶室，开始测量。此时需要确认的细节有以下几点：叶片要占满叶室；Tleaf温度传感器要接触到叶片；叶室要密闭（通过叶室开关上的旋钮可调节叶室关闭的松紧程度），两个流量计高度一致。夹上叶片后可到Value窗口观察同化速率A值，等待稳定后，点击屏幕下方常用命令区第二个按钮 Store MP，存储测量数据。然后更换下一个叶片继续测量。
进阶操作：通过点击 Value选项卡三次，切换至Val Steady界面。在此界面下，GFS-3000会根据预设的稳定判定标准判断测量是否达到稳态。等A值下面出现=号时，点击屏幕下方常用命令区第二个按钮Store MP，存储数据。如果Val Steady界面所有数据都稳定了，Val Steady会变成红色，此时可以果断点击Store MP。预设的稳定判断标准可以通过主菜单-高级设置-稳定测量设置进行修改，修改后的标准记得保存。后续会根据新加载的标准进行判定测量是否已经达到稳定。所有保存的数据会显示在Report界面并写入最初创建的文件。
数据导出
最新的GFS-3000可以直接连接U盘，将主机平板电脑上的文件直接复制到U盘即可导出数据。
关机
测量结束后干燥气路对分析器的长期稳定运行至关重要！
测量结束后，气路内部可不免得会残留水蒸气。为防止在测量后存放过程中因温度过低而导致的内部结露，GFS-3000关机时必须选择通干燥气体。GFS-3000具有关机过程的自动干燥功能，可排出仪器内残余湿气。执行关机操作时，叶室应该是闭合的，保证整个测量系统处于密闭状态。等自动干燥结束后，软件会自动关闭，此时需要将叶室打开存放，此操作可避免叶室的密封海绵因长期处在压缩状态下失去弹性。
如果只是短暂的休息，可将GFS-3000置于Standby，系统会在干燥气体冲刷分析器后关闭显示器，进入待机模式。休息结束后，只需再次点击屏幕即可将GFS-3000从待机模式唤醒，然后点击菜单栏的On/Off，选择Measure Mode On快速进入测量模式，无需预热，但是建议再次调零后开始测量。
步步为“赢”
测量前认真阅读该文章对理解气体交换测量原理和GFS-3000测量规范非常有帮助。
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使用IRGA原理的仪器设备时，要想数据测得准，以下两点要格外注意：预热和标定。
预热：打开测量模式后，要先让仪器工作一段时间，使分析器腔室达到恒定工作温度。预热完成前测量并记录的CO2和H2O浓度会漂移。根据经验，GFS-3000测量的CO2和H2O浓度可以在15分钟后基本稳定，但是，如果您需要非常高的精度，建议预热时间为1小时。
标定：如果想要红外分析器长久的维持高精度运转，定期标定是非常关键的。所谓的标定是用已知浓度的纯净气体来校验分析器测量结果，如果测量结果与已知浓度的气体不一致，说明分析器有漂移，需要通过标定程序将两者设为一致。只有两者一致才能保证分析器是正常的，测出来的数据是可信的。
标定分为Zero标定和Span标定，CO2和H2O的Zero标定可以分别用碱石灰和干燥剂将密闭气路内CO2和H2O完全吸附来完成，使用者根据软件中的流程提示自己即可操作。CO2和H2O的Span标定则需要已知浓度的气罐和冷阱，只能由专业工程师来完成。什么时候需要标定呢？在Mode ZP模式下，dCO2ZP>2ppm时需标定CO2零点，dH2OZP>200ppm时需要标定H2O零点。对于红外分析器的长期维护，建议Span标定的周期是不超过1年，GFS-3000光合仪自安装调试后起可享受一次免费标定！
仪器连接
正确连接电源或电池，叶室与主机连接线，缓冲瓶，药品管。
电源或电池连接不正确可能会导致电源无法接通，无法开机，还可能会导致分析器初始化失败，机器无法通过自检。
叶室与主机连接线有明确的方向，连接不正确可能导致无法检测到测量头，无法控制温度，光照。叶室气路的From和To与主机上的对应即可。
缓冲瓶可以保证Air in进气稳定，缩短数据稳定的时间。
三个药品管从左到右依次是干燥剂、加湿剂和CO2吸收剂。干燥剂和加湿剂药品管仅在更换药品或标定时拆卸，日常使用只需关注内部药品的状态，GFS-3000的原装的干燥剂为橙色，吸水后会变透明，已经变透明的干燥剂需要尽快更换。加湿剂不变色，可以根据控湿时是否达到控制值来判断时都需要要加水，加水只能加煮沸过的蒸馏水，实验没有加湿要求可忽略此管的维护。CO2吸收剂比较特殊，新鲜的为灰白色，吸附CO2会变为紫色，但是紫色会随时间延长褪去。使用CO2吸收管时要注意，当实验要求控制CO2浓度时，需要给GFS-3000加装CO2钢瓶，此时必须连接CO2Absorber药品管。如果实验没有控制CO2浓度的需求，此时，要将CO2Absorber药品管拆下，换上混合空管 3000-C/MV，如果在不控CO2的情况下安装了CO2吸收管可能会导致进入叶室CO2为0，无法测量。相反，如果在需要控制CO2时未加装CO2吸收管，同样也无法实现控制功能。
测量头选择
打开系统后，进入Measure Mode前，首先要连接的测量头类型。
点击左边上面选框可以选择：标准测量头，或3010-GWK-1或3010-DUAL联用叶室。
点击中间上面选框可以选择：3056-FL荧光附件，或3050-F或Imaging-PAM荧光附件。
点击右边上面选框可以选择：3040-L光源，或3041-L光源或RGBW光源。
点击左边下面选框可以选择：光学氧气传感器。
下面中间和右边选框为校准使用，无需关注。
通常选择的是标准测量头3010-S和配套光源，光源类型可根据光源上的标签区分。
务必清楚机器上接的啥，再选！否则可能无法正确识别测量头。
测量模式-预热
所有连接妥当后进入测量模式，GFS-3000会自动执行一系列操作，包括：
1、Initialization of Analyzer, please wait(max 100 s)初始化
2、Getting parameters of analyzer获取分析器参数
3、Searching Measure Head识别测量头
4、Read Settings of Measure Head读取测量头设置
5、Peltier test……….检测测量头控温模块
6、Peltier Test ok控温模块测试通过
7-1、然后进入测量模式。
7-2、如果连接了荧光附件，如3056-FL，还会显示Searching for Fluorescence module查找荧光模块，然后再进入测量模式。
上述自动操作的过程，使用者无需做任何操作，只需要留意界面动态，特别是Menu右侧的信息提示框，如果出现黄色提示信息，请尝试读懂它的意思，如果无法做出判断，或出现数字代码，请及时联系我们的技术工程师。
测量模式-创建文件
请牢记，永远把数据存储的设置放在第一位。
点击软件中的Filename，创建保存数据的文件，后续测量的数据会自动存储到这个文件内。创建文件名后，还需要选择测量面积（A）或重量（W），叶片通常选面积，测量苔藓或小动物呼吸时可选重量。面积设置非常重要，因为面积参与光合速率的计算。叶室面积可根据安装的适配片确定，常用的有三种，标准的为2*4，8 cm2；狭长的为1*4，4 cm2；圆形的为3 cm2，其他的特殊类型可根据实际情况设置。叶室面积也可以通过界面中的Area进行设置。
点击软件界面中的Flow，可设置流速，标准设置为750 μmol/s，此流速为泵入分析器的气体流速。Mode MP模式下，750 μmol/s的流速等同于两个浮子流量计的高度，即参比分析器（Analyser Ref）和样品分析器（Analyser Sam）均为750 μmol/s。在Mode ZP模式下，泵入分析器的气体流速为设置值的一半，浮子流量计小球高度会降低一半。
测量模式-控制光温水气
GFS-3000可以精准控制各种环境因子（光强、温度、H2O 、CO2)。
5种控光模式可选：控制叶片正面光强，控制叶片背面光强，控制环境光强，叶片正面跟随环境光强，叶片背面跟随环境光强。常用的是控制叶片正面光强。
4种控温模式可选：跟随环境温度，控制叶室温度，控制叶片温度，以恒定差值跟随环境温度。最常用的是控制叶室温度。先进的PeltierTM控温技术，控温性能佳，叶室可降温10 ℃，增温至50 ℃。
3种控湿模式可选：以ppm为单位控制H2O的绝对浓度，以rh（%）控制相对湿度或执行完全干燥的测量。如果想控制相对湿度，软件会提示必须先控制温度。如果要控制到较高的湿度，则温度不可以控制得太低，否则会产生结露。此时需要留意软件的提示信息栏，及时调整控制选项。小编本人更喜欢控制H2O的绝对浓度，在输入控制值后软件会提示露点温度，此时只需要保证控温高于露点温度即可。
控制CO2浓度：直接输入设置值即可。创新性的CO2缓释设计，可以在CO2不足时，在不中断测量的情况下随时加装CO2小钢瓶。注入系统密闭性佳，可有效节省耗材。
测量模式-分析器调零
分析器调零和前面讲的分析器标定是两个概念。如果把红外气体分析器比作天平，标定即为用标准砝码校准天平，调零则相当于称量前去皮。无论是分析器调零还是分析器标定都必须在机器充分预热后进行。GFS-3000的分析器调零分两步：Mode ZP调零和Mode MP调零。Mode ZP 模式调零消除的是参比分析器（Analyser Ref）和样品分析器（Analyser Sam）之间的差值，需要在dCO2和dH2O曲线稳定后计数，此时存的是ZPirga；Mode MP模式调零消除的是参比分析器（Analyser Ref）和样品分析器（Analyser Sam）+叶室气路（Cuvette）之间的差值，同样需要在dCO2和dH2O曲线稳定后计数，此时存的是ZPcuv。调零结束后即可开始测量。
测量模式-采集数据
推开叶室，夹上待测叶片，关闭叶室，开始测量。此时需要确认的细节有以下几点：叶片要占满叶室；Tleaf温度传感器要接触到叶片；叶室要密闭（通过叶室开关上的旋钮可调节叶室关闭的松紧程度），两个流量计高度一致。夹上叶片后可到Value窗口观察同化速率A值，等待稳定后，点击屏幕下方常用命令区第二个按钮 Store MP，存储测量数据。然后更换下一个叶片继续测量。
进阶操作：通过点击 Value选项卡三次，切换至Val Steady界面。在此界面下，GFS-3000会根据预设的稳定判定标准判断测量是否达到稳态。等A值下面出现=号时，点击屏幕下方常用命令区第二个按钮Store MP，存储数据。如果Val Steady界面所有数据都稳定了，Val Steady会变成红色，此时可以果断点击Store MP。预设的稳定判断标准可以通过主菜单-高级设置-稳定测量设置进行修改，修改后的标准记得保存。后续会根据新加载的标准进行判定测量是否已经达到稳定。所有保存的数据会显示在Report界面并写入最初创建的文件。
数据导出
最新的GFS-3000可以直接连接U盘，将主机平板电脑上的文件直接复制到U盘即可导出数据。
关机
测量结束后干燥气路对分析器的长期稳定运行至关重要！
测量结束后，气路内部可不免得会残留水蒸气。为防止在测量后存放过程中因温度过低而导致的内部结露，GFS-3000关机时必须选择通干燥气体。GFS-3000具有关机过程的自动干燥功能，可排出仪器内残余湿气。执行关机操作时，叶室应该是闭合的，保证整个测量系统处于密闭状态。等自动干燥结束后，软件会自动关闭，此时需要将叶室打开存放，此操作可避免叶室的密封海绵因长期处在压缩状态下失去弹性。
如果只是短暂的休息，可将GFS-3000置于Standby，系统会在干燥气体冲刷分析器后关闭显示器，进入待机模式。休息结束后，只需再次点击屏幕即可将GFS-3000从待机模式唤醒，然后点击菜单栏的On/Off，选择Measure Mode On快速进入测量模式，无需预热，但是建议再次调零后开始测量。
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测量前认真阅读该文章对理解气体交换测量原理和GFS-3000测量规范非常有帮助。
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电话：021-32555118
邮箱：sales@zealquest.com
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