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TL (Thermoluminescence System)
熱釋光測量系統
Thermoluminescence System
http://psi.cz/
 Photon Systems Instruments

用途:熱釋光測量儀是研究光合作用的強有力的工具,是研究PSII電子傳輸的有效探針,廣泛應用於除草劑對PSII的受體效應、QAQB穩定性、光合放氧複合物(OEC)穩定性及PSII總體完整性等,還用於光合突變個體的篩選等。

TL熱釋光測量系統是針對研究PSII能量水平結構而設計的。PSII反應中心光誘導電荷分離導致儲存了吸收光能的激發電子對的累積。加熱誘導這些激發電子對的重組,從而引發光釋放,並在一定溫度範圍內形成特異性熱釋光曲線。根據不同釋光曲線的形狀、峰位和峰值,可以研究分析關於特定激發電子對的能量穩定性及PSII反應中心功能等。TL熱釋光測量系統的測量範圍為-90°C+190°C,使用範圍更寬,可以對低溫、高溫段熱釋光進行研究。

應用領域
1
、光合機理研究——捕光色素複合體,PSII反應中心,放氧複合物研究;PSII能級分析;                原初反應階段的內在過程探測
2
、植物逆境生理的早期檢測與診斷
3
、植物病蟲害相關研究
4
、除草劑影響
5
、對植物光合研究的完善補充

典型樣品
植物碎片
各種微藻
葉綠體懸浮液
類囊體懸浮液

 

工作原理
熱釋光(Thermoluminescence ,縮寫TL) 是晶體受到輻射照射後,會產生自由電子,這些電子被晶格缺陷俘獲而累積起來,在加熱過程中以光形式釋放出來。其基本的實驗過程是將葉片快速冷凍到某一溫度,之後給葉片一個足夠強,但時間盡量短(一般<5µs )的single turn-over flash,用於誘導每個PSII 反應中心發生僅一次的電荷分離;然後逐漸升溫,同時測量葉片放出的熱釋光,繪製TL 譜帶。

熱釋光研究中的一個主要工具是single turn-over flash,要求足夠強(光源強度高達 150 000 µmol(photons).m 2 .s 1)和足夠短(典型< 5 微秒)來誘導每一個PSII 反應中心發生一次,且僅一次的電荷分離。光閃的飽和效果可以通過Q B段的強度來檢查,它應該在首次光閃後達到最大,在2 次光閃後不再增加。當前許多實驗中使用的氙燈光閃具有明顯缺陷—— 一個長的持續發光,或者“ 閃光拖尾” ,這會在某些PSII 反應中心中產生兩次的電荷分離(連擊)。雖然激光閃光能夠有效降低連擊,但不能消除。

TL 植物光合熱釋光測量系統使用能量足夠強的LED 光源,所釋放5-10µs 的方波脈衝能夠飽和所有的PSII 反應中心,其溫度控制單元可以在降溫後,再使樣品的溫度以0.1 /sec  2 /sec 的速率線性增加。不同的閃光序列及樣品處理能夠使樣品處於不同的能量狀態,不同的溫度下釋放的光能源自光合機構的不同結構。分析釋光曲線的形狀、峰位和峰值,可以研究分析關於特定激發電子對的能量穩定性及PSII 反應中心功能等。


TL熱釋光測量系統三種型號的控溫方式與範圍

型號

控溫方式

控溫範圍

TL200/PMT 標準版

水冷單元—— 控溫模塊

-25   +70 

TL300/HT 高溫版

水冷單元—— 高溫控制模塊

-25   +190 

TL400/LT 液氮版

水冷單元—液氮製冷單元—控溫模塊

-90   +70 

系統組成
    TL
 系列植物光合熱釋光測量系統由3 部分組成:多功能控制單元、溫度調節器控制單元及測量室 

多功能控制單元(Multipurpose Control Unit 根據用戶定義方案或熱發光嚮導提供的實驗程序來執行實驗過程,有兩個輸入頻道,一個用於測量熱發光信號(TL 信號),另一個用於測量溫度。 測量曲線以兩種格式顯示:時間/ 溫度和時間/TL信號,或溫度/TL 信號。

溫度調節器控制單元(Thermoregulator Control Unit 可以在-90°C +190°C範圍內以0.1°C的精確度控製樣品的溫度。 系統前面板可以顯示實際的溫度,溫度調節可以通過手動或程序控制(軟體)來實現。有兩種工作模式:恆溫模式和溫度梯度模式,在恆溫模式下儀器將維持樣品在恆定的溫度,而在溫度梯度模式下,可以使樣品的溫度以0.1°C/sec  2°C/sec 的速率線性變化。

AC-88 水冷單元可將系統溫度降低到4°C,包含一個電子控制的抽水幫浦和內部可以儲水的製冷器,用於降低測量室的環境溫度。

CryoFab 液氮罐(僅TL400/LT 液氮版配備)通過管路連接到測量室,通過電子控制的低溫輸出閥可以將系統溫度控制在-20°C  -90°C

TFPE 單元控制的輔助加熱模組可以將系統溫度加熱到+190°C

測量室(Measuring Chamber 包括四個關鍵組成部分:光源、光電倍增器、A/D 轉換器、具有溫度控制器的樣品盤:

  • 光源由8 個超亮的發光二極管(λmax=630 nm) 組成,發射的光閃強度高達150,000 µmol(photons). m 2 .s 1以上,光閃持續時間最長為150 µs (典型5-10us ),光強和光閃持續時間通過軟體控制。
  • 光電倍增器可以探測從300 900nm 範圍的光量子,從而測量熱發光信號和緩發螢光。光電倍增器包括自己的電源。
  • A/D 轉換器用於光電倍增器的電流放大、軟體控制和數字化,放大器的時間反應固定在50ms ,以確定最小取樣週期到100ms 

技術參數
     
溫度範圍:

  • TL 200/PMT 標準版:-25  +70 
  • TL 300/HT 高溫版:-25  +190 
  • TL 400/LT 液氮版-90  +70 
  • 控溫模式:恆溫;線性變化(0.1ºC/sec - 2ºC/sec 
  • 過熱保護:提供
    環境光保護:提供
  • 控制模式:手動(恆溫);程序設定溫度曲線
  • 樣品盤:直徑½ 英寸鍍金銅盤
  • 測量樣品:藻類、藍細菌、葉綠體懸浮液,葉片碎片等
  • 光源:波長l max=625nm ,光源強度高達 150 000 µmol(photons). m 2 .s 1以上
  • 探測系統:傳感器為可以通過軟體靈敏控制的光電倍增器,光譜響應為300nm~900nm ,最小取樣週期100ms ,時間響應50ms ,接通延遲100ms
  • 控制:用戶可通過專用語言自定義程序控制儀器測量過程
  • 通訊:USB                   
  • 軟體:FluorWin 3.6
  • 電源: 90V-240V