PHYTO-PAM系統(tǒng)描述

脈沖-振幅-調(diào)制(Pulse-Amplitude-Modulation, PAM)技術(shù)的測(cè)量原理是基于對(duì)調(diào)制測(cè)量光激發(fā)的熒光信號(hào)的選擇性放大。在PHYTO-PAM浮游植物熒光儀中，微秒級(jí)的測(cè)量光脈沖是由4種不同顏色的發(fā)光二極管(LED)陣列發(fā)出的:藍(lán)色(470 nm)、綠色(520 nm)、淺紅色(650 nm)和深紅色(675 nm)。不同顏色的測(cè)量光脈沖在高頻率下交替應(yīng)用，就可以獲得4種波長(zhǎng)的光激發(fā)出的半同步的熒光信號(hào)。結(jié)合不同藻類的參考光譜(Reference spectrum)就可區(qū)分不同藻類，并分別測(cè)量它們的光合活性和葉綠素含量。

PHYTO-PAM可以對(duì)藍(lán)藻、綠藻和硅/甲藻進(jìn)行分類。由于硅藻和甲藻的色素組成差別不大，目前技術(shù)上還很難對(duì)它們進(jìn)行區(qū)分。要想對(duì)它們區(qū)分，除了考慮色素組成外，更重要的是考慮捕光色素-蛋白復(fù)合體的結(jié)構(gòu)特別是橫向截面積，這必須結(jié)合"泵"和"探針"法測(cè)量熒光。目前WALZ公司正結(jié)合"泵"和"探針"法開(kāi)發(fā)對(duì)微藻分類更多、更精確的儀器。PHYTO-PAM還可以測(cè)量這些藻類的葉綠素濃度(檢測(cè)限為0.1 μg L-1 Chl)。PHYTO-PAM更加強(qiáng)大的功能是可以探測(cè)自然水樣中藍(lán)藻、綠藻和硅/甲藻的光合活性和光適應(yīng)狀態(tài)。

PHYTO-PAM采用微型光電倍增管作為檢測(cè)器，可以檢測(cè)及其微弱的靈敏變化，同時(shí)還具備強(qiáng)光自動(dòng)關(guān)閉的保護(hù)功能，因此儀器操作和維護(hù)更加容易。

1983年，WALZ公司首席科學(xué)家、德國(guó)烏茲堡大學(xué)的Ulrich Schreiber教授設(shè)計(jì)制造了全世界第一臺(tái)調(diào)制熒光儀--PAM-101/102/103，并在植物生理、生態(tài)、農(nóng)學(xué)、林學(xué)、水生生物學(xué) 等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，出版了大量高水平研究文獻(xiàn)。但該儀器由于采用光電二極管為檢測(cè)器，因此只能檢測(cè)高等植物、室內(nèi)培養(yǎng)的微藻等葉綠素含量較高(> 12 mg L-1)的樣品。

在PAM-101/102/103出現(xiàn)的同時(shí)，Schreiber教授就有了設(shè)計(jì)一臺(tái)多波長(zhǎng)調(diào)制熒光儀的構(gòu)想。1988年，Schreiber教授和他的博士后Kolbowski博士第一次設(shè)計(jì)出了16波長(zhǎng)(LED)熒光分光光度計(jì)。

1995年，Schreiber教授和Kolbowski博士一起設(shè)計(jì)出了全世界第一臺(tái)可對(duì)浮游植物自動(dòng)分類的調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xPHYTO-PAM。PHYTO-PAM采用調(diào)制技術(shù)，利用4種不要波長(zhǎng)的LED作為光源，利用光電倍增管作為檢測(cè)器，可以對(duì)水樣中的藍(lán)藻、綠藻、硅藻/甲藻自動(dòng)分類，并分別測(cè)量它們的葉綠素含量和光合活性。

PHYTO-PAM由于采用光電倍增管作為檢測(cè)器，因此檢測(cè)限達(dá)到 0.2 μg L-1 Chl。根據(jù)研究對(duì)象和研究目的不同，可有3套系統(tǒng)供您選擇。

PHYTO-PAM是水域生態(tài)學(xué)、海洋與湖沼學(xué)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的有效工具。

PHYTO-PAM可對(duì)自然水樣中發(fā)浮游植物自動(dòng)分類、自動(dòng)測(cè)葉綠素含量和光合活性的調(diào)制熒光儀，三探頭可選。

1) 全世界第一臺(tái)可對(duì)浮游植物自動(dòng)分類的調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x

2) 4波長(zhǎng)光源:470、520、645和665 nm

3) 對(duì)藍(lán)藻、綠藻和硅/甲藻進(jìn)行分類

4) 可選配室內(nèi)系統(tǒng)(I)、野外系統(tǒng)(II)和測(cè)附著藻類/大型藻類的系統(tǒng)(III)

5) 靈敏度高，檢測(cè)限為0.1 μg L-1 Chl

6) 專業(yè)PhytoWin操作軟件，數(shù)據(jù)收集、分析和存貯功能強(qiáng)大

7) 用戶可利用培養(yǎng)的微藻做參考光譜，非"黑匣子"

8) 可在野外測(cè)量后根據(jù)水體藻類組成利用優(yōu)勢(shì)種(一種或多種)的參考光譜校對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1) 可對(duì)藍(lán)藻、綠藻和硅/甲藻自動(dòng)分類(定性)

2) 可自動(dòng)測(cè)量水樣中藍(lán)藻、綠藻和硅/甲藻的葉綠素含量(定量)和總?cè)~綠素含量

3) 可同時(shí)測(cè)量水樣中藍(lán)藻、綠藻和硅/甲藻的光合作用和總光合活性

4) 可測(cè)量光合作用的量子產(chǎn)量和相對(duì)電子傳遞速率

5) 可自動(dòng)記錄量子產(chǎn)量和相對(duì)電子傳遞速率的快速光響應(yīng)曲線

6) 用戶可做自己的參考光譜

7) 可連接記錄儀或示波器記錄原始熒光誘導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線

多用于水生生物學(xué)、水域生態(tài)學(xué)、海洋學(xué)、湖沼學(xué)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)和預(yù)警、微藻生理學(xué)、微藻抗逆性、環(huán)境科學(xué)、生態(tài)毒理學(xué)、極地藻類(冰藻)研究等領(lǐng)域，對(duì)于了解自然水體中藻類種群的動(dòng)態(tài)變化、水華/赤潮預(yù)警、野外水體中光合作用的時(shí)空變化、校正初級(jí)生產(chǎn)力的計(jì)算等有較大幫助。

PHYTO-PAM的主機(jī)連接不同的檢測(cè)器可以組成3套不同的測(cè)量系統(tǒng):

實(shí)驗(yàn)室版本，利用光學(xué)單元ED-101US/MP和標(biāo)準(zhǔn)10×10 mm樣品杯檢測(cè)熒光

系統(tǒng)I的所有光電元件均需安裝在鐵架臺(tái)上，適合實(shí)驗(yàn)室用。但由于主機(jī)PHYTO-C內(nèi)置大容量電池，因此它也可以在野外或在船上使用。系統(tǒng)I的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是光學(xué)單元ED-101US/MP的開(kāi)放式設(shè)計(jì)，它允許安裝不同的濾光片或不同顏色的光化光LED陣列。與系統(tǒng)II的PHTO-ED相比，10×10 mm樣品杯中的光場(chǎng)分布更加均勻。同時(shí)，系統(tǒng)I還可以連接溫度控制器US-T和微型磁力攪拌器PHYTO-MS。這些特點(diǎn)決定了系統(tǒng)I更加適合浮游植物光合作用的基礎(chǔ)研究。

野外便攜式版本，利用PHYTO-ED和直徑15 mm的樣品杯檢測(cè)熒光

在系統(tǒng)II中，所有光電元件都整合在便攜式的激發(fā)-檢測(cè)單元PHYTO-ED中。PHYTO-ED密封防水。系統(tǒng)II最適合在野外或在船上工作，當(dāng)然室內(nèi)也完全可以使用。

光纖型版本，利用PHYTO-EDF檢測(cè)附著藻類或大型藻類的熒光

系統(tǒng)III的光纖型激發(fā)-檢測(cè)單元PHYTO-EDF可以檢測(cè)所有生長(zhǎng)在表面的光合生物的光合作用。比較適合的測(cè)試材料包括附著藻類、底棲藻類、藻墊(microbial mats)和大型藻類等。由于采用光纖傳導(dǎo)信號(hào)而且測(cè)量面積小，因此靈敏度比系統(tǒng)I和II要低。但是由于附著藻類等材料的葉綠素含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水體中的浮游植物，因此系統(tǒng)III的靈敏度完全可滿足實(shí)驗(yàn)要求。