CN217038155U - 一种可控制实验条件的碳同位素标记装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种可控制实验条件的碳同位素标记装置，包括密封箱，密封箱包括箱体和箱盖，箱盖下端设置有LED灯，箱体内设置有反应发生容器，反应发生容器连通有原料储存容器；箱体内安装有冷却装置，冷却装置的两端分别通过软管连通至密封箱外，箱体内还安装有温度传感器、CO2传感器和气压传感器。本实用新型在箱盖上设置有多个LED灯，可按需要对LED灯的开启数量进行调整，可以更主观地控制密封箱内的光照条件；本实用新型在密封箱内设置有温度传感器、CO2传感器和气压传感器，可对密封箱内的温度、CO2浓度和气压进行监测，操作人员按需要调节进水软管和进料管上设置的节流阀，从而降低密封箱内环境因素波动对植物的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及植物同位素标记技术，具体涉及一种可控制实验条件的碳同位素标记装置。
背景技术
同位素是F·Soddy在1913年提出的，指原子核内质子数相同而中子数不同的一类原子，一种元素通常具有一种或多种同位素，包含稳定性同位素和放射性同位素。例如碳有三个同位素，14C、13C、12C其中14C为放射性同位素，13C为稳定同位素。借助质谱仪实现的同位素示踪技术在地质、水文、生态等领域有着广泛的应用，早在20世纪70年代就有学者采用14C同位素对生态***的碳周转进行研究，但由于14C同位素具有较强的放射性，在20世纪80年代以后逐渐被更加安全、无污染、易控制的13C 同位素所取代，并在生态***碳循环的研究中发挥了重要的作用。
由于同位素可以被示踪的特点，将同位素以植物光合作用产物的形式标记在植物体中，可以量化植物凋落物在分解过程中其有机质在植物-土壤界面的转移，从而可以进行植物凋落物在分解过程中碳的转移和分配方面的研究。
目前国内外有用于碳同位素标记的标记室和标记装置，但标记室存在造价高，结构复杂、需要持续供电、无法移动等缺点，而现有的标记装置易受外部气象条件的影响，无法向样本植物提供一个相对稳定的生长环境，因此无法获得更为科学准确的实验数据。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种可控制实验条件的碳同位素标记装置，该标记装置结构简单，使用方便，使用效果好，可重复利用，易于安装回收，可推广应用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种可控制实验条件的碳同位素标记装置，其特征在于，包括密封箱，所述密封箱包括箱体和与所述箱体铰接的箱盖，所述箱体由一块底板和四块侧板相互拼接构成，其中一块侧板与所述底板相对的一端铰接有箱盖，所述箱盖下端均匀设置有五个LED灯，用于补充光照，所述箱体内设置有反应发生容器，反应发生容器内放入适量13C-NaHCO3固体，所述反应发生容器通过进料管连通有原料储存容器，所述进料管带有节流阀，可控制反应速度，以保证标记过程的平稳进行，原料储存容器内存储有摩尔浓度为0.01mol/L的稀硫酸溶液。
所述箱体内在其中两块相对的所述侧板上固定安装有安装架，所述安装架外形为长方体，所述安装架上活动安装有冷却装置，所述冷却装置的两端分别通过软管连通至所述密封箱外，一个所述安装架上固定安装有温度传感器和CO2传感器，另一个所述安装架上固定安装有气压传感器，对密封箱内的温度、CO2浓度和气压进行监控。
优选地，所述箱体的大小为700mm×700mm×1000mm。
优选地，箱体为有机玻璃材质，具有较高的强度，可以有效抵御标记过程中外界环境的干扰，同时便于观察密封箱内植物的状态。
优选地，所述箱体内活动安装有一个风扇，该风扇自带充电电池，风扇的吹风口正对所述反应发生容器的容器口，该风扇用于促进密封箱内空气流动，使13CO2气体在密封箱内均匀分布；所述箱体的内底中心设置有花盆固定架，用于固定盆栽植物。
优选地，所述反应发生容器通过吸盘固定在所述箱体的内底面，避免因密封箱的移动导致反应发生容器晃动，使得反应发生容器内的反应原料泄露至箱体内，对箱体和箱体内的装置造成损伤。
优选地，所述原料储存容器位于所述密封箱外，所述原料储存容器所在水平面高于所述反应发生容器上端，原料储存容器内的稀硫酸溶液可在重力影响下自然进入反应发生容器与13C-NaHCO3固体进行反应，从而产生13CO2气体，反应方程式为：H2SO4+2NaH13CO3＝Na2SO4+213CO2。
优选地，所述冷却装置包括三个通过软管串联的冷凝管，最外侧的两个冷凝管分别与进水软管和出水软管连通，所述进水软管上设置有节流阀，可通过节流阀调整冷凝管内冰水的流速，从而调整冷凝效果，所述安装架上设置有五个可容所述冷凝管穿入的通孔，所述通孔为U型通孔，所述冷凝管活动安装在所述通孔内，所述安装架通过磁力贴活动连接有挡板，将冷凝管放入安装架的通孔后，使用挡板将冷凝管固定在通孔内，防止冷凝管因密封箱的晃动而掉落，所述冷凝管上固定安装有固定环，所述固定环的外径大于所述通孔的宽度，可使冷凝管稳定保持在冷凝管架上。
优选地，三个所述冷凝管按“低进高出”原则进行串联连接，冷凝效果更好。
优选地，所述冷却装置的进口端通过进水软管连通至冰水储液罐，所述冰水储液罐所在水平面高于所述冷却装置上端，冰水在重力作用下自然进入冷却装置；所述冷却装置的出口端通过出水软管连通至所述密封箱外，冷却装置排出的废水可直接排入地面或废水收集桶。
优选地，所述箱盖上未与所述箱体铰接的侧端上分别固定安装有卡扣，所述密封箱通过卡扣来实现闭合与开启。
优选地，所述箱盖上端设置有显示屏，所述显示屏电连接所述温度传感器、CO2传感器和气压传感器，用于显示密封箱内的温度、CO2浓度和气压，所述箱盖下端边缘处设置有密封垫，还可使用密封液体加强密封效果，使密封箱内保持密封，保证标记效果。
优选地，所述箱盖上还设置有蓄电池，用于向显示屏、LED灯、温度传感器、CO2传感器和气压传感器供电。
优选地，所述密封箱还设置有遮光布，可对密封箱进行遮光处理，使密封箱内进入微光或无光状态，可用于对植物进行光饥饿处理。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型在箱盖上设置有多个LED灯，可按需要对LED灯的开启数量进行调整，从而降低或提高密封箱内的光照度，以保证标记实验光照条件的稳定，可以更主观地控制密封箱内的光照条件。
2、本实用新型在密封箱内设置有温度传感器、CO2传感器和气压传感器，可对密封箱内的温度、CO2浓度和气压进行监测，监测数据显示在箱盖的显示屏上，操作人员可根据监测数据，按需要调节进水软管和进料管上设置的节流阀，从而降低密封箱内环境因素波动对植物的影响。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型箱体的俯视图。
图3是本实用新型的安装架示意图。
图4是本实用新型的箱盖下端结构示意图。
图5是本实用新型的箱盖上端结构示意图。
附图标记说明：
1—箱体； 11—底板； 12—侧板；
13—花盆固定架； 2—反应发生容器； 21—原料储存容器；
22—进料管； 3—冷凝管； 31—安装架；
32—通孔； 33—固定环； 34—温度传感器；
35—气压传感器； 36—CO2传感器； 37—挡板；
4—冰水储液罐； 41—进水软管； 5—箱盖；
51—密封垫； 52—LED灯； 53—显示屏；
54—卡扣； 6—风扇。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
如图1～5所示，本实用新型提供一种可控制实验条件的碳同位素标记装置，包括密封箱，所述密封箱包括箱体1和与所述箱体1铰接的箱盖5，所述箱体1由一块底板11和四块侧板12相互拼接构成，其中一块侧板12 与所述底板11相对的一端铰接有箱盖5，所述箱盖5下端均匀设置有五个 LED灯52，用于补充光照，所述箱体1内设置有反应发生容器2，反应发生容器2内放入适量13C-NaHCO3固体，所述反应发生容器2通过进料管 22连通有原料储存容器21，所述进料管22带有节流阀，可控制反应速度，以保证标记过程的平稳进行，原料储存容器21内存储有摩尔浓度为 0.01mol/L的稀硫酸溶液。
所述箱体1内在其中两块相对的所述侧板上固定安装有安装架31，所述安装架31外形为长方体，所述安装架31上活动安装有冷却装置，所述冷却装置的两端分别通过软管连通至所述密封箱外，一个所述安装架31 上固定安装有温度传感器34和CO2传感器36，另一个所述安装架31上固定安装有气压传感器35，对密封箱内的温度、CO2浓度和气压进行监控。
本实施例中，所述箱体1的大小为700mm×700mm×1000mm。
本实施例中，箱体1为有机玻璃材质，具有较高的强度，可以有效抵御标记过程中外界环境的干扰，同时便于观察密封箱内植物的状态。
本实施例中，所述箱体1内活动安装有一个风扇6，该风扇自带充电电池，风扇6的吹风口正对所述反应发生容器2的容器口，该风扇用于促进密封箱内空气流动，使13CO2气体在密封箱内均匀分布；所述箱体1的内底中心设置有花盆固定架13，用于固定盆栽植物。
本实施例中，所述反应发生容器2通过吸盘固定在所述箱体1的内底面，避免因密封箱的移动导致反应发生容器2晃动，使得反应发生容器2 内的反应原料泄露至箱体1内，对箱体1和箱体1内的装置造成损伤。
本实施例中，所述原料储存容器21位于所述箱体1外，所述原料储存容器21所在水平面高于所述反应发生容器2上端，原料储存容器21内的稀硫酸溶液可在重力影响下自然进入反应发生容器与13C-NaHCO3固体进行反应，从而产生13CO2气体，反应方程式为：H2SO4+2NaH13CO3＝ Na2SO4+213CO2。
本实施例中，所述冷却装置包括三个通过软管串联的冷凝管3，最外侧的两个冷凝管3分别与进水软管41和出水软管连通，所述进水软管41 上设置有节流阀，可通过节流阀调整冷凝管内冰水的流速，从而调整冷凝效果，所述安装架31上设置有五个可容所述冷凝管3穿入的通孔32，所述通孔32为U型通孔，所述冷凝管3活动安装在所述通孔32内，所述安装架31通过磁性贴活动连接有挡板37，将冷凝管放入安装架的通孔后，使用挡板将冷凝管固定在通孔内，防止冷凝管因密封箱的晃动而掉落，所述冷凝管3上固定安装有固定环33，所述固定环33的外径大于所述通孔 32的宽度，可使冷凝管稳定保持在冷凝管架上。
本实施例中，三个所述冷凝管3按“低进高出”原则进行串联连接，冷凝效果更好。
本实施例中，所述冷却装置的进口端通过进水软管41连通至冰水储液罐4，所述冰水储液罐4所在水平面高于所述冷却装置上端，冰水在重力作用下自然进入冷却装置；所述冷却装置的出口端通过出水软管连通至所述密封箱1外，冷却装置排出的废水可直接排入地面或废水收集桶。
本实施例中，所述箱盖5上未与所述箱体1铰接的侧端上分别固定安装有卡扣54，所述密封箱通过卡扣54来实现闭合与开启。
本实施例中，所述箱盖5上端设置有显示屏53，所述显示屏53电连接所述温度传感器34、CO2传感器36和气压传感器35，用于显示密封箱内的温度、CO2浓度和气压，所述箱盖5下端边缘处设置有密封垫51，还可使用密封液体加强密封效果，使密封箱内保持密封，保证标记效果。
本实施例中，所述箱盖5上还设置有蓄电池，用于向显示屏53、LED 灯52、温度传感器34、CO2传感器36和气压传感器35供电。
本实施例中，所述密封箱还设置有遮光布，可对密封箱进行遮光处理，使密封箱内进入微光或无光状态，可用于对植物进行光饥饿处理。
使用时，操作人员首先对箱体1进行固定，打开箱盖5，在箱体1内的安装架31上放入三个冷凝管3，使用软管将冷凝管3串联起来，并使用挡板 17将冷暖管3固定在通孔32内，然后将冰水储液罐4固定在密封箱外且高于冷凝管3上端的位置，使用软管连通冰水储液罐4和冷凝管3，将原料储存容器21固定在密封箱外且高于反应发生容器2上端的位置，使用软管连通原料储存容器21和反应发生容器2，以保证实验的顺畅进行。
各设备连接完毕后，将盆栽植物放入密封箱内的花盆固定架13上，然后向反应发生容器2内加入适量13C-NaHCO3固体，向原料储存容器21内加入摩尔浓度为0.1mol/L的稀硫酸溶液，原料储存容器21中的稀硫酸最好相对同位素碳酸氢钠溶液过量，旨在保证同位素二氧化碳用量的同时，提高同位素碳酸氢钠的利用率，节约实验成本。
准备工作完成后，打开风扇6，闭合箱盖5，扣紧卡扣54，保证密封箱处于密闭状态。打开原料储存容器21和反应发生容器2之间的进料管22上的节流阀，使稀硫酸溶液从原料储存容器21流入反应发生容器2。反应发生容器2开始产出13CO2气体，13CO2气体在风扇6的吹动下，逐渐在密封箱内分布均匀，13CO2气体在植物光合作用下被植物吸收。
安装在密封箱内的温度传感器34、CO2传感器36和气压传感器35对密封箱内的温度、CO2浓度和气压进行监测，监测数据显示在显示屏53 上。操作人员可根据监测数据、植物生长情况和密封箱外气象条件来进行调整。
当需要对密封箱内温度进行调整时，打开冰水储液罐4和冷却装置之间进水软管41上的节流阀，冰水储液罐4内的冰水沿软管进入冷凝管3，冰水从冷凝管3下端向冷凝管3上端流动，最终从冷凝管3上端流出进入软管，通过软管排出至室外草地或废水收集箱。冰水在流过冷凝管3的同时带走密封箱内因密闭及化学反应所产生热量，保证盆栽植物不会因密封箱内温度过高而出现萎蔫现象，影响标记效果。
当需要对密封箱内CO2浓度和气压进行调整时，操作人员可调节进料管22上的节流阀，通过调整进入反应发生容器2的稀硫酸的流量来调整反应速率，以达到控制CO2产出量的效果，从而达到调整密封箱内CO2浓度和气压的目的。
当操作人员判断需要对密封箱内光照条件进行调整时，可调整LED 灯52的开启数量，从而降低或提高密封箱内的光照度。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制。凡是根据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种可控制实验条件的碳同位素标记装置，其特征在于，包括密封箱，所述密封箱包括箱体(1)和与所述箱体(1)铰接的箱盖(5)，所述箱盖(5)下端均匀设置有多个LED灯(52)，所述箱体(1)内设置有反应发生容器(2)，所述反应发生容器(2)通过进料管(22)连通有原料储存容器(21)，所述进料管(22)上设置有节流阀；
所述箱体(1)内两相对的内侧壁上均安装有安装架(31)，所述安装架(31)上活动安装有冷却装置，所述冷却装置的两端分别通过软管连通至所述密封箱外，一个所述安装架(31)上固定安装有温度传感器(34)和CO2传感器(36)，另一个所述安装架(31)上固定安装有气压传感器(35)。
2.根据权利要求1所述的一种可控制实验条件的碳同位素标记装置，其特征在于，所述箱体(1)内活动安装有至少一个风扇(6)，所述风扇(6)的吹风口正对所述反应发生容器(2)的容器口，所述箱体(1)的内底中心处设置有花盆固定架(13)。
3.根据权利要求1所述的一种可控制实验条件的碳同位素标记装置，其特征在于，所述反应发生容器(2)通过吸盘固定在所述箱体(1)的内底面。
4.根据权利要求1所述的一种可控制实验条件的碳同位素标记装置，其特征在于，所述原料储存容器(21)位于所述密封箱外，所述原料储存容器(21)所在水平面高于所述反应发生容器(2)上端。
5.根据权利要求1所述的一种可控制实验条件的碳同位素标记装置，其特征在于，所述冷却装置包括多个通过软管串联的冷凝管(3)，最外侧的两个冷凝管(3)分别与进水软管(41)和出水软管连通，所述进水软管(41)上设置有节流阀，所述安装架(31)上设置有多个可容所述冷凝管(3)穿入的通孔(32)，所述通孔(32)为U型通孔，所述冷凝管(3)活动安装在所述通孔(32)内，所述安装架(31)活动连接有挡板(37)，所述冷凝管(3)上固定安装有固定环(33)，所述固定环(33)的外径大于所述通孔(32)的宽度。
6.根据权利要求5所述的一种可控制实验条件的碳同位素标记装置，其特征在于，所述冷却装置进口端通过进水软管(41)连通至冰水储液罐(4)，所述冰水储液罐(4)所在水平面高于所述冷凝管(3)上端，所述冷却装置的出口端通过出水软管连通至所述箱体(1)外。
7.根据权利要求1所述的一种可控制实验条件的碳同位素标记装置，其特征在于，所述箱盖(5)上未与所述箱体(1)铰接的侧端上分别固定安装有卡扣(54)，所述密封箱通过卡扣(54)来实现闭合与开启。
8.根据权利要求1所述的一种可控制实验条件的碳同位素标记装置，其特征在于，所述箱盖(5)上端设置有显示屏(53)，所述显示屏(53)电连接所述温度传感器(34)、CO2传感器(36)和气压传感器(35)，所述箱盖(5)下端边缘处设置有密封垫(51)。
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2022
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