Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Быстрой лазерный Зондирование Метод Облегчает неинвазивным и бесконтактный Определение Листа теплофизических свойств

6.6K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/54835

⸱

7 января 2017 г.

 ,  , 
1Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME, Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V., 2Institute for Molecular Biotechnology, RWTH Aachen University, 3Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT, Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.

В этой статье

Краткое содержание

Разработан метод определения удельной теплоемкости и теплопроводности ткани листа с помощью неинвазивного, бесконтактного лазерного зондирования в ближнем инфракрасном диапазоне, который требует менее 1 минуты на образец.

Аннотация

Растения могут производить ценные вещества, такие как вторичные метаболиты и рекомбинантных белков. Очистка последнего из растительной биомассы может быть упрощен путем термической обработки (бланширования). Побледнение устройство может быть сконструирована более точно , если тепловые свойства листьев известны в деталях, то есть, удельной теплоемкости и теплопроводности. Измерение этих свойств занимает много времени и трудоемким, и, как правило, требует инвазивных методов, которые контактируют образец непосредственно. Это может уменьшить выход продукта и могут быть несовместимы с требованиями защитной оболочки, например, в контексте надлежащей производственной практики. Для решения этих проблем, неинвазивный, бесконтактный метод был разработан, определяющий удельную теплоемкость и теплопроводность интактного листа растения в течение одной минуты. Способ включает в себя применение короткого лазерного импульса определенной длины и интенсивности на небольшой площадилист образца, в результате чего повышение температуры, которая измеряется с использованием ближнего инфракрасного датчика. Повышение температуры в сочетании с известными свойствами листа (толщины и плотности) для определения удельной теплоемкости. Теплопроводность затем вычисляется на основе профиля последующего спада температуры, принимая теплового излучения и конвективного теплопереноса в расчет. Соответствующие расчеты и критические аспекты обработки проб обсуждаются.

Введение

Обработка крупномасштабный биологических материалов часто требует стадии термообработки, такие как пастеризация. Оборудование для таких процессов могут быть разработаны более точно , если тепловые свойства биологических материалов , хорошо охарактеризованы, в том числе удельной теплоемкости (с р, з) и теплопроводности (X). Эти параметры могут быть легко определены для жидкостей, суспензий и гомогенатах калориметрии 1. Тем не менее, измерение таких параметров , в твердых образцах может быть трудоемким и часто требует непосредственного контакта с образцом или даже его разрушения 2. Например, методы фототермические требуют непосредственного контакта между образцом и детектором 3. Такие ограничения являются приемлемыми в процессе обработки пищевых продуктов, но не совместимы с жестко регламентированных процессов , таких как производство биофармацевтических белков в растениях в контексте надлежащей производственной практики 4. яп такой контекст, повторяется (например, еженедельно) мониторинг тепловых свойств может потребоваться в течение периода роста семи недель для отдельных растений в качестве инструмента контроля качества. Если такой контроль будет требовать и потреблять лист для каждого измерения, то не было бы никакой биомассы осталось обработать во время сбора урожая.

Кроме того, использование только части листа, а не приведет к ранении на завод и увеличить риск некроза или патогена инфекции, снова снижается выход продукта. Вероятность возбудителя инфекции также может возрасти, если метод с прямым контактом с образцом будет использоваться, вызывая риск того, что вся партия растений могут быть инфицированы в результате контакта с загрязненным сенсорного устройства. Подобные аспекты должны быть рассмотрены для мониторинга завода подчеркивает , как засухи, например, в экофизиологических контексте. Например, потеря воды часто контролируется изменением свежей биомассы, что требует инвазивных TREatment растений , находящихся под следствием 5, например, рассекая лист. Вместо этого определения удельной теплоемкости, которая зависит от содержания воды в образце, в неинвазивным способом, как описано здесь, может быть использован в качестве суррогатного параметра для гидрацию растений. В обоих сценариях (фармацевтического производства и Экофизиология), искусственные напряжения, вызванные разрушительными или инвазивных методов измерения были бы вредны, поскольку они могут исказить экспериментальные данные. Таким образом, ранее сообщалось о способах Flash 6 или размещение образцов между серебряными пластинами 7 непригодны для таких процессов и экспериментов , поскольку они либо требуют непосредственного контакта с образцом или разрушительны. Параметры с р, s и λ должно быть определено с целью разработки технологического оборудования для бланширования шаг , который может упростить очистку продукта и тем самым снизить затраты на производство 8-10. Оба ср, s и λ могут теперь быть быстро определяется бесконтактным неразрушающим ближней инфракрасной области (БИК) лазерного зондирования последовательным и воспроизводимым способом 11 , и этот новый метод будет более подробно описано ниже. Результаты , полученные с помощью этого метода были успешно использованы для моделирования переноса тепла в листья табака 12, что позволяет конструкцию соответствующего технологического оборудования и выбор соответствующих параметров , таких как температура бланшировки.

Метод прост в настройке (Рисунок 1) и имеет две фазы, измерения и анализа, каждый из которых состоит из двух основных этапов. В измерении фазы, образец листа сначала локально нагревается коротким лазерным импульсом, а максимальная температура образца регистрируется. Профиль температуры образца затем записывается на протяжении 50-х годов. На этапе анализа, свойства листа, такие как плотность (легко и точно определяется пикнометрической measuremлор) в сочетании с максимальной температурой образца для расчета С р, с. На втором этапе, температурный профиль лист используется в качестве входных данных для уравнения баланса энергии, принимая проводимости, конвекции и излучения во внимание, чтобы вычислить Л.

Подробные инструкции шаг за шагом приведены в разделе протокола, расширение на содержание сопутствующего видео. Типичные измерения затем приведены в разделе результатов. И, наконец, преимущества и ограничения метода, выделены в разделе обсуждения наряду с потенциальными улучшений и дальнейшего применения.

figure-introduction-1
Рисунок 1: Прибор используется для определения тепловых свойств листа. A. Фотография измерительного устройства используется для определения удельной теплоемкости и теплопроводности леAves. Периферийные устройства (компьютеры, осциллографов) не показаны. B. Схематическое изображение измерительного устройства. Лазер и подключенное оборудование, выделены красным цветом, детектор NIR для измерения температуры показана фиолетовым цветом, образец лист зеленый и датчик фотодиод мощности синего цвета. C. Нанесение элементов измерительной установки с тем же цветовым кодом, как и в B. Строка размер показывает 0,1 м. D. Снимок экрана, иллюстрирующий типичные элементы программного обеспечения управления лазером. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

1. Растениеводство и подготовки образцов

  1. Промыть каждую шерсть блок минеральную с 1-2 л деионизированной водой и затем 1 л 0,1% [м / об] раствора удобрений. Поместите один табак (Nicotiana аЬасит или N. benthamiana) семян в каждом блоке и осторожно вровень с 0,25 л раствора удобрений без вымывания семян.
  2. Выращивают растения в течение 7 недель в теплице или фитотрон с 70% относительной влажности воздуха, 16-ч фотопериода (180 мкмоль s - 1 м - 2; λ = 400-700 нм) и 25/22 ° C свет / темнота температуры режим.
  3. Перемещение установки в устройство для измерения. Если растения неподвижны, урожай одиночные листья для измерения тепловых свойств.

2. Определить лист толщины и плотности

  1. Определить толщину листа
    1. Приготовьте 2% [/ v м] раствор агарозном в фосфатно-солевом буфере (PBS), иавтоклаве. Дают раствору остыть до 40 ° С и вставлять образец листа, помещенный в чашку Петри. Затвердеть агарозы путем размещения чашки Петри в холодильнике при температуре 4 ° С в течение 30 мин.
    2. Вырезать агарозном блок в 200 мкм срезов с использованием vibratome с бритвенным лезвием под углом резания 15 °. Используйте скорость резания 1,0 мм · с -1 и амплитудой 0,5 мм.
    3. Маунт пять трансверсально листьев секции на предметном стекле с использованием Цианоакрилат в качестве закрепителя. Определить толщину листа под микроскопом с одной из целей 20 × и окуляр с 10-кратным увеличением, с помощью измерительных инструментов, встроенных в программное обеспечение микроскопа в соответствии с инструкциями изготовителя.
    4. Определение толщины листа в выборочных зонах без жилок.
    5. В качестве альтернативы, определить толщину листа с коммутируемым датчика в области вены, свободной листовой пластинки. Убедитесь, что диск калибра проходит перпендикулярно к плоскости листовой пластинки.
      обеспечения уплатыN: ЦИАНОАКРИЛАТ является раздражителем кожи, а также может склеить пальцы вместе, если не обращаться с осторожностью.
  2. Определить плотность листа
    1. Определить пустую массу (M 0) сухого пикнометра, а затем заполнить его водой и определить массу снова (M 1). Сушат пикнометра полностью, поместите лист внутрь и определить массу (м 2) еще раз. С листа внутри, тщательно заполнить пикнометра с водой и определяют массу (м 3).
    2. Вычислить плотность листьев (Ps) , используя уравнение 1.
      Уравнение 1: figure-protocol-1

3. Определить спектральное пропускание и отражение Листья

  1. Поместите лист в образце камере UV / VIS спектрофотометра путем фиксации его между выборках холдинговая зажимами. Для измерений передачи, поместите лист перед йе Эктор. Для отражения измерений поместите лист на задней стенке камеры обнаружения.
  2. Запустите программу управления спектрофотометр. Выберите диапазон от 900 нм до 1600 нм. Начните новое сканирование и записать значения для передачи (μ Т) и отражения (μ R) , отображаемый UV / VIS спектрофотометр программного обеспечения на основе спектральной кривой.
  3. Выполните все измерения, по меньшей мере, трех биологических повторностях. Увеличение числа биологических повторностей до пяти или более , если неоднородное качество образца можно ожидать, то есть, изменение морфологии поверхности листа и толщины.
  4. Расчет мощности для передачи (P T) и отражения (P R) путем умножения измеренного х Т или мю значения R по измеренной мощности лазера P лазера в соответствии с уравнениями 2 и 3.
    Уравнение 2:ftp_upload / 54835 / 54835eq2.jpg "/>
    Уравнение 3: figure-protocol-2
    Примечание: Передача может быть также определена с датчиком фотодиод во время измерения (см 6.3).

4. Настройка устройства для измерения

  1. Установите волоконно-в сочетании с одним бар NIR диодный лазер (длина волны = 1,550 нм) в конус диаметром 25,4 мм на держателе из нержавеющей стали. Подключение контроллера , чтобы установить выходную мощность (P лазер) БИК лазера до 4-6 Вт
  2. Поместите би-выпуклую линзу с фокусным расстоянием 25,4 мм в конце конуса для регулировки ширины луча до 13 мм.
  3. Поместите датчик мощности фотодиода 354 мм ниже нижней части линзы. Затем затухать фотодиода, помещая фильтр нейтральной плотности с оптической плотностью 1,0 и керамического слоя 22 мм над датчиком.
  4. Подключение датчика Фотодиод питания к осциллографу с помощью коаксиального кабеля.
  5. подключать10 × 10 см рама , которая имеет 6 × 6 см образец площадь экспозиции с помощью помосте измерительной установки на высоте 308 мм ниже объектива (рисунок 1). Зафиксировать положение листа в пространстве, устанавливая его в раме 10 см × 10.
  6. Подключите детектор NIR к персональному компьютеру с помощью кабеля универсальной последовательной шины (USB) и установить программное обеспечение интерфейса для детектора.
  7. Поместите детектор под углом 45 ° к лазерному лучу 135 мм над уровнем керамического слоя. Совместите область измерения детектора и лазерного пятна на образце путем изменения положения датчика и угла до тех пор, пока наблюдается максимальный сигнал температуры.
  8. С помощью программного обеспечения лазерного интерфейса управления для регулировки выходной мощности лазера до 5 Вт и длительность лазерного импульса до 0,5 сек. Выберите команду "Текущий контроль" в окне настроек управления, расположенные под графическим представлением мощности лазера и регулировать мощность лазера, набрав "5" в & #34; [Вт] Мощность ". Поле Регулировка длительности лазерного импульса, набрав" 0.5 "в" поле "Время [сек].
  9. Для определения абсолютной мощности лазера для каждой серии экспериментов, замените датчик фотодиод мощности с тепловой поверхностью поглотителя датчика мощности в конце каждой серии экспериментов и измерения выходной мощности лазера в течение 20 с без образца.

5. Подготовка пробы листьев

  1. Используйте неповрежденные и неповрежденные листья для измерений.
  2. Если уместно для исследования, имитируют типичные виды повреждения листьев, прокалывая лист с скальпелем, протирая лист между латексных перчаток, подвергая лист открытого пламени или лазерного луча на 2-3 сек, или использовать другие методы для моделирования других типы повреждений.
  3. Тщательно, но быстро смонтировать образец листа между образцом холдинговых зажимами.

6. Возьмите измерения температуры

  1. Избегайте прямого контакта между листом и керамикиаттенюатора расположен над датчиком фотодиод для предотвращения искусственного переноса тепла, мешающего с расчетом С р, с и X (смотри раздел 9).
  2. Используйте программное обеспечение для измерения температуры, чтобы собрать температурный профиль образца листа в общей сложности 60 с помощью детектора БИК. Во-первых, запись базового уровня температуры в течение 10 секунд, а затем активировать лазер в течение 0,5 с и продолжить сбор данных для 49,5 с.
    1. Начать измерение, нажав кнопку "Измерение", а затем "Новое измерение". После этого нажмите на зеленую стрелку над графическим представлением теплового профиля. Сохраните температурный профиль, нажав на иконку "Сохранить" (стилизованное диск) над графическим представлением профиля.
  3. Подтвердите переданный мощности лазера, используя датчик фотодиод мощности путем вычисления разности сигнала для измерений с образцом и без образца листа с помощью осциллографа, подключенногок датчику фотодиод питания через коаксиальный кабель (рисунок 2).
    1. Определить высоту двух флангах (F 1, S и F 2, S) в профиле напряжения , приобретенного с помощью осциллографа.
    2. Повторите измерение без образца листа в качестве эталона (F 1,0 и F 2,0). Рассчитать передачу М Т как отношение этих измерений в соответствии с уравнением 4 (смотри также рисунок 2).
      Уравнение 4: figure-protocol-3

figure-protocol-4
Рисунок 2: Измерение передачи листа с помощью датчика фотодиод мощности. A. Типичный профиль напряжения для опорного эксперимента без образца листа визуализированы с помощью осциллографа. B. профиль напряженияс образцом листа, установленного в устройстве. В обоих случаях, передаваемая мощность лазера пропорциональна каждой из двух боках. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

7. Вычислить удельная теплоемкость пробы листьев

  1. Рассчитать максимальную разность температур & Delta ; t [K] во время лазерного импульса путем вычитания комнатной температуры T 0 [K] от максимальной температуры листа Т ма х [K] (уравнение 5).
    Уравнение 5: figure-protocol-5
  2. Вычислить энергию , поглощенную лист (E S [J]) на основе эффективной длительности импульса мощности лазерного излучения и лазерного (уравнение 6), где P R [W] является отраженная мощность лазера и P T [W] является переданный лазер мощность.
    Equaние 6: figure-protocol-6
  3. Вычислить массу обогреваемой площади листа (м S [кг]) , используя уравнение 7, где d S [м] толщина листа в соответствии с 2.1), г Laser [м] радиус лазерного пятна, V S [ м 3] является объем нагретый лист, и ρ S [кг · м -3] плотность листьев в соответствии с 2.2).
    Уравнение 7: figure-protocol-7
  4. Вычислить С р, s [Дж кг -1 К -1] в соответствии с уравнением 8 путем деления поглощенная энергия E S произведением площади листа массы т S с подогревом и максимальной разности температур & Delta ; t.
    Уравнение 8: figure-protocol-8

8. Подготовка температуры профилей для изготовления Thermаль Проводимость Расчеты

  1. Используйте команду "Экспорт" программного обеспечения NIR управления датчиком для экспорта времени и температуры исходных данных в виде файла * .dat и открыть файл в процессоре электронных таблиц.
  2. Нанести 1: сокращение объема данных 100, например, с помощью "IF (MOD (значение; 100) = 0;" х "," 0 ")" команду, в результате чего плотность данных одной точки данных на 0,1 сек.
  3. Вычислить среднюю базовую температуру T B [° C] для каждого температурного профиля в течение первых 10 с после измерения, в течение которого лазер был еще выключен. Затем вычислить разность между T B и фактической температуры окружающей среды T 0 [° C].
  4. Используйте эту разницу индивидуально нормализовать каждый профиль, сдвигая его в сторону T 0 (у-нормализации), например, если T B - T 0 = 2,0 K, а затем вычесть 2,0 K из каждого значения температуры в температуре прOFILE (Фиг.3А).
  5. Нормализация временная координата каждого температурного профиля (х-нормализация), удалив каждую точку данных до максимальной температуры образца (Т макс) и присвоить новые значения времени , начиная с т = 0 при Т макс (рис 3B).
  6. Экран каждый профиль для резких температурных сдвигов, то есть температурные различия, которые более чем в три раза базовый уровень шума, который , как правило , 3 × 0,31 K ≈ 1,0 К. Удалить эти регионы из набора данных , поскольку они соответствуют измерению артефактов (рис 3C ).
  7. Установите экспоненциальную функцию затухания (уравнение 9) к данным с использованием процессора электронных таблиц, где T T [K] является встроенная температура листьев образца в момент времени T [с], T 0 температура окружающей среды, A [K] является амплитуда и т 1 [s] константа распада (рис3D).
    Уравнение 9: figure-protocol-9
  8. С помощью подогнанной функции для расчета снижения температуры в образце листа от 0-80 сек после лазерного импульса.
  9. Преобразование данных , температура , измеренная в [° C] к [K] шкале путем добавления значения 273,15 до каждой точки данных температуры (рис 3Е).

figure-protocol-10
Рисунок 3: Схема обработки данных для расчета Х. A. После восстановления данных, профили температуры нормированы по отношению к температуре окружающей среды. B. Далее, все точки данных перед максимальной температуры образца (Т макс) будут удалены. C. артефакты измерения (показано в "несогласованном" набор данных), идентифицируются в зависимости от температуры смещается больше, чем йРЗЭ раз базовый уровень шума и удалены из набора данных перед установкой к показательной функции. D. Шкала температуры по Цельсию превращается в шкале Кельвина. Е. Для каждого временного интервала, λ рассчитывается на основании температурного профиля. F. Окно 20 с определяется, в котором соответствующее изменение температуры можно наблюдать. G. На основе выбранного временного окна, среднее и стандартное отклонение рассчитываются при Х. H. Типичные результаты для двух различных образцов листьев N. аЬасит. Оранжевые стрелки и линии указывают на действие соответствующего этапа обработки на представленных данных. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

9. Расчет теплопроводности образца Листа

  1. Вычислить температуру differeсть между образцом листьев и окружающей среды для каждого 0,1-секундного интервала в соответствии с уравнением 10, где & Delta ; t х [К] разность температур, T T [° С] насаженным температура листа образца и Т 0 [° C] температура окружающего воздуха (рис 3Е).
    Уравнение 10: figure-protocol-11
  2. Предположим, что снижение температуры обусловлено совместным действием конвективного теплообмена, теплового излучения и теплопроводности. С помощью соответствующего энергетического баланса (уравнение 11) в качестве основы для вычисления X, где & Delta ; Е Temp [J] является разница в тепловой энергии образца в двух следующих друг за другом временных точках, & Delta ; Е радиан [J] , является разность энергии из - за теплового излучения, конв & Delta ; Е [J] является разность энергии за счет конвективного теплообмена, и Δ; Е Cond [J] , является разность энергии за счет теплопроводности.
    Уравнение 11: figure-protocol-12
  3. Подставьте общие условия в энергетическом балансе с реальными физическими свойствами , приносящих Уравнение 12, где & Delta ; t T [K] является разница в наложенном температуры листьев образца, г на безразмерный коэффициент излучения, σ [кг s -3 K -4] Стефана -Boltzmann константа, рад [м 2] площадь теплового излучения, ч [Дж с -1 м -2 К -1] конвективный коэффициент теплопередачи, А конв [м 2] площадь конвективного теплообмена, А конд [м 2] площадь теплопроводности и л [м] характерной длины.
    Уравнение 12:
    figure-protocol-13
  4. Вычислить чараcteristic длина л основана на корреляции: L = V / A.
  5. Используйте нагреваемый объем образца V S и площадь поперечного сечения образца листа для расчета [м 2]. Площадь поперечного сечения листа соответствует Cond в соответствии с уравнением 13, где Cond является областью , где происходит проводимость, г лазера радиус лазерного пятна и d s толщина листа.
    Уравнение 13: figure-protocol-14
  6. Рассчитает и изл A CONV в соответствии с уравнением 14, где лазер площадь лазерного пятна.
    Уравнение 14: figure-protocol-15
  7. Замену Уравнения 9, 12 и 13 в уравнение 11 и решить последний для X, дающую Уравнение 15 где т лазер тон длительность лазерного импульса [s].
    Уравнение 15:
    figure-protocol-16
  8. Предположим , значение 0,94 для ε и вычислить Л для каждого интервала 0,1-s времени , в течение первых 20 с температурного профиля. Определяют среднее значение на 200 значений для Х , полученного таким образом , и вычислить стандартное отклонение (рис 3F - Н).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Измерение свойств листьев

Используя приведенный выше микроскопическим методом, толщина листа от 0.22-0.29 × 10 - 3 м была определена как для N. аЬасит (0,25 ± 0,04 × 10 - 3 м, п = 33) и Н. benthamiana (0,26 ± 0,02 × 10 - 3 м, п = 24), которая находится в пределах 0.20-0.33 × 10 - диапазон 3 м ранее для лис...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Бесконтактный, неразрушающий метод измерения описанный выше , может быть использован для определения С р, S и ʎ в одновременном и воспроизводимым образом. Расчет ʎ, в частности, зависит от нескольких параметров, которые чувствительны к ошибкам. Тем не менее, влияние этих ошибок было было обнаружено линейной или суб-пропорциональной, а коэффициент вариации для всех параметров, чтобы быть меньше, чем 10%. Даже при том, что метод таким образом, можно рассматривать как надежные, некоторые технические усо...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

У авторов нет конфликта интересов, который можно было бы раскрыть.

Благодарности

Авторы благодарны доктору Томасу Радемахеру и Ибрагиму Аль Амеди за выращивание растений, использованных в этом исследовании. Мы хотели бы поблагодарить д-ра Ричарда М. Тваймана за его помощь в редактировании рукописи. Эта работа была частично профинансирована Расширенным грантом Европейского исследовательского совета "Future-Pharma", предложение No 269110, Фондом Фраунгофера Zukunftsstiftung (Фонд будущего), внутренними программами Общества Фраунгофера в рамках гранта No. Привлечь 125-600164.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
1" тубусThorlabsSM1L10EТрубка для держателя волокна
AgaroseSigma AldrichA0701Agarose
Bi-Convex lense f=25.4ThorlabsLB1761Lense
Digital Handheld Optical  Консоль счетчика мощности и электроэнергииThorlabsPM100DКонсоль для теплового поверхностного абсорбера датчика
Цифровой люминофорный осциллограф TektronixDPO7104Осциллограф
DMR световой микроскопLeican.a.Lightмикроскоп
Falcon 50 мл Конические центрифужные трубкиFisher Scientific14-432-2Пикнометр
Ferty 2 MegaKammlott5.220072Удобрение
Держатель волокнаThorlabsДержатель волокна
Forma -86 ° C ULT морозильная камераThermoFisher88400Морозильная камера
Теплицаn.a.n.a.Длявыращивания растений
Grodan Rockwool Cubes 10 x 10 смGrodan102446блок Rockwool
Инфракрасный детектор Optris CTOptrisOPTCTLT15Инфракрасный
детектор Программное обеспечение инфракрасного детектора Compact ConnectOptrisn.a.Controlпрограммное обеспечение для инфракрасного детектора
Lambda 1050 UV/VIS спектрофотометрPerkinElmerL1050UV/VIS спектрофотометр
Laser 400 μ м, 1,550  nm Проводимый охлаждаемый одностержневый модуль с волоконной связьюDILASM1F-SS2.1Лазерная
крышкаAmtronLM200Лазерная крышка
Лазерный драйвер AmtronCS 408Лазерный драйвер
Osram холодный белый 36 ВтOsram4930440Источник света
Фотодиодный датчик ThorlabsPDA20H-ECДатчик мощности для измерений трансмиссии
Прецизионный груз Ohaus Analytical PlusOhaus80251552Прецизионный вес
Рамка образцаFraunhofer ILTn.a.Программноефиксации листа образца
ПироконтрольAmtronn.a.LaserPower Control Программное обеспечение
Держатель из нержавеющей сталиn.a.n.a.Держатель для измерительного комплекта
Тефлоновые пластины 2 смFraunhofer ILTn.a.Затуханиетефлона
Тепловая поверхность поглотителя Датчик мощностиThorlabsS314CДатчик для лазерных измерений мощности
VibratomeLeica1491200S001Vibratome
Zoc/Pro 6.51 Инновационное программное обеспечение EmTecn.a.LaserControl Software 
обеспечение для

Ссылки

  1. Wilhelm, E. Heat Capacities: Liquids, Solutions and Vapours. , Royal Society of Chemistry. 516(2010).
  2. Costa, J. M., Grant, O. M., Chaves, M. M. Thermography to explore plant-environment interactions. J. Exp. Bot. 64, 3937-3949 (2013).
  3. Jayalakshmy, M. S., Philip, J. Thermophysical Properties of Plant Leaves and Their Influence on the Environment Temperature. International Journal of Thermophysics. 31, 2295-2304 (2010).
  4. Buyel, J. F. Process development strategies in plant molecular farming. Curr. Pharm. Biotechnol. 16, 966-982 (2015).
  5. Schuster, A. C., et al. Effectiveness of cuticular transpiration barriers in a desert plant at controlling water loss at high temperatures. AoB PLANTS. 8, (2016).
  6. Parker, W. J., Jenkins, R. J., Abbott, G. L., Butler, C. P. Flash Method of Determining Thermal Diffusivity, Heat Capacity, and Thermal Conductivity. J Appl Phys. 32, 1679-1684 (1961).
  7. Hays, R. L. The thermal conductivity of leaves. Planta. 125, 281-287 (1975).
  8. Menzel, S., et al. Optimized blanching reduces the host cell protein content and substantially enhances the recovery and stability of two plant derived malaria vaccine candidates. Front. Plant Sci. , (2015).
  9. Buyel, J. F., Hubbuch, J., Fischer, R. Blanching intact leaves or heat precipitation in an agitated vessel or heat exchanger removes host cell proteins from tobacco extracts. J. Vis. Exp. , Under review (2015).
  10. Beiss, V., et al. Heat-precipitation allows the efficient purification of a functional plant-derived malaria transmission-blocking vaccine candidate fusion protein. Biotechnol. Bioeng. 112, 1297-1305 (2015).
  11. Buyel, J. F., Gruchow, H. M., Tödter, N., Wehner, M. Determination of the thermal properties of leaves by non-invasive contact free laser probing. J. Biotechnol. 217, 100-108 (2016).
  12. Buyel, J. F. Numeric simulation can be used to predict heat transfer during the blanching of leaves and intact. Biochem. Eng. J. , (2015).
  13. Hedlund, H., Johansson, P. Heat capacity of birch determined by calorimetry: implications for the state of water in plants. Thermochim Acta. 349, 79-88 (2000).
  14. Chandrakanthi, M., Mehrotra, A. K., Hettiaratchi, J. P. A. Thermal conductivity of leaf compost used in biofilters: An experimental and theoretical investigation. Environ. Pollut. 136, 167-174 (2005).
  15. Larcher, W. Physiological Plant Ecology: Ecophysiology and Stress Physiology of Functional Groups. , Springer Science & Business Media. (2003).
  16. Cowen, R. A gamma-ray burst's enduring fireball. Science News. 152, 197(1997).
  17. Jones, H. G., et al. Thermal infrared imaging of crop canopies for the remote diagnosis and quantification of plant responses to water stress in the field. Funct. Plant Biol. 36, 978-989 (2009).
  18. Defraeye, T., Verboven, P., Ho, Q. T., Nicolai, B. Convective heat and mass exchange predictions at leaf surfaces: Applications, methods and perspectives. Comput. Electron. Agric. 96, 180-201 (2013).
  19. Arndt, S. K., Irawan, A., Sanders, G. J. Apoplastic water fraction and rehydration techniques introduce significant errors in measurements of relative water content and osmotic potential in plant leaves. Physiol. Plant. 155, 355-368 (2015).
  20. Jones, H. G., Schofield, P. Thermal and other remote sensing of plant stress. General and Applied Plant Physiology. 34, 19-32 (2008).
  21. Jones, H. G., Archer, N., Rotenberg, E., Casa, R. Radiation measurement for plant ecophysiology. J. Exp. Bot. 54, 879-889 (2003).
  22. Dupont, C., Chiriac, R., Gauthier, G., Toche, F. Heat capacity measurements of various biomass types and pyrolysis residues. Fuel. 115, 644-651 (2014).
  23. Chaerle, L., et al. Multi-sensor plant imaging: Towards the development of a stress-catalogue. Biotechnol. J. 4, 1152-1167 (2009).
  24. Hackl, H., Baresel, J. P., Mistele, B., Hu, Y., Schmidhalter, U. A Comparison of Plant Temperatures as Measured by Thermal Imaging and Infrared Thermometry. J. Agron. Crop. Sci. , 415-429 (2012).
  25. Yuan, L., et al. Spectral analysis of winter wheat leaves for detection and differentiation of diseases and insects. Field Crops Res. 156, 199-207 (2014).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Теги

Быстрой лазерный Зондирование Метод Облегчает неинвазивным и бесконтактный Определение Листа теплофизических свойств
Свяжитесь с нами
Рекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

Авторские права © 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.