УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННОЙ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ РАСТЕНИЙ В КУЛЬТУРЕ IN VITRO

Полезная модель относится к области сельского хозяйства и может быть использована для прецизионной лазерной обработки растений в культуре in vitro без нарушения их стерильности.
Известные устройства лазерного облучения семян и растений, содержащие источники лазерного излучения, системы сканирования пучка и блоки управления [1-3] непригодны для точной лазерной обработки растительных объектов, так как осуществляют хаотическое, неконтролируемое сканирование лазерного пучка в некотором объеме пространства, при этом объекты получают неизвестные дозы лазерного облучения со случайной периодичностью и кратностью. С помощью такого рода устройств принципиально невозможно устанавливать и контролировать экспозицию лазерной обработки и плотность мощности падающего на объекты излучения. Если применение данных установок для предпосевной обработки промышленных партий семян зерновых культур или вегетирующих на больших площадях растениях оправдано, так как срабатывает вероятностный закон случайного попадания части объектов в оптимальные для них режимы обработки, с последующей активацией «недооблученных» объектов, то облучение растений в культуре in vitro данными устройствами экономически неоправданно. Данные объекты должны получать заданные порции энергии лазерного пучка с контролируемой экспозицией (с точностью нескольких процентов).
Наиболее близкое техническое решение представлено экспериментальной лазерной установкой для облучения растений в культуре in vitro, в которой используется широкодиапазонный таймер, управляющий затвором и универсальный объектив [4-6]. Они обеспечивают прецизионную установку режимов облучения, однако данные установки имеют низкую производительность и высокую трудоемкость обслуживания.
Цель полезной модели - увеличение производительности лазерной обработки растений в культуре in vitro с сохранением достаточной точности режимов лазерного облучения.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для лазерной обработки растительных объектов, содержащее источник лазерного излучения и таймер экспозиционного времени, дополнительно вводятся блок управления, электромеханический узел с двигателем и двумя вращающимися дисковыми платформами на общей вертикальной оси, расположенные друг под другом, схема включения двигателя электромеханического узла и герконовый датчик «сектор», при этом блок управления содержит встроенный таймер, а верхняя платформа разделена на несколько секторов, в которых размещают по одной колбе с растениями in vitro, на внешней стороне диска нижней платформы располагаются съемные магниты, определяющие местоположение центра секторов верхней платформы, герконовый датчик «сектор» закреплен на некотором расстоянии от нижней платформы на стойке, при этом герконовый датчик электрически связан с таймером устройства управления, а устройство управления электрически связано с источником лазерного излучения и со схемой включения двигателя электромеханического узла.
Структурно-функциональная схема устройства для прецизионной лазерной обработки растений в культуре in vitro представлена на фигуре 1. Устройство содержит: 1 - лазерный излучатель с блоком питания; 4 - верхнюю дисковую платформу; 5 - блок управления со встроенным таймером; 6 - схему включения двигателя; 7 - вал; 8 - нижнюю дисковую платформу; 9 магниты; 10 - герконовый датчик «сектор»; 11 - двигатель электромеханического узла.
Устройство работает следующим образом. На верхнюю платформу 4 оператор устанавливает колбы 3 с культурой in vitro - по одной колбе в каждый сектор. На нижнем диске размещают магниты в зонах, соответствующих центру сектора. По сигналу блока управления установкой «общий пуск» блок управления двигателем подает напряжение питания на двигатель. Двигатель 11 вращает вал 7 с установленными на нем платформами 4 и 8 до тех пор, пока от магнита на нижней платформе не сработает герконовый датчик «сектор» 10. Сигналом «Сектор» от герконового датчика 10 запускается встроенный в блок управления 5 таймер. Таймер дает команду «стоп сектор» на схему включения двигателя электромеханического узла 6, который в свою очередь, дает команду на включение лазера 1 и команду на останов двигателя 11. Колба 3 облучается лазерным пучком 2 в течение экспозиционного времени, установленного на таймере, по истечению которого блок управления 5 подает команду «пуск сектор» на схему включения двигателя 6, которая дает команду на выключение лазера 1 и команду на запуск двигателя 11. Такая дискретная работа остановки-пуска двигателя 11 и включения лазера 1 в момент остановки платформы в заданном магнитом секторе происходит до тех пор, пока верхняя платформа не совершит полный оборот. После чего блок управления установкой 5 вырабатывает сигнал «общий стоп», приводящий к отключению двигателя 11 и лазера 1 и переходу устройства в режим ожидания.
Такая конструкция устройства способствует увеличению производительности лазерной обработки культуры in vitro с обеспечением достаточной точности режимов облучения биотехнологических объектов. Постоянство местоположения объектов облучения относительно выходной апертуры лазера обеспечивает одинаковые энергетические параметры облучения всех объектов, а встроенный таймер, включающий лазер синхронно с остановкой платформы обеспечивает высокую стабильность экспозиционного времени.
Помимо биотехнологических растительных объектов с помощью данного устройства можно проводить прецизионную лазерную засветку небольших горшечных растений, а также малых партий семян (например, тепличных растений).
Литература:
1. Патент РФ №2072758 А01С 1/00, A01G 7/04. Способ лазерной активации семян в буртах и система для его осуществления /Авторы: П.С. Журба, А.Н. Долгов, Т.П. Журба. - Заявка №92003049/15 от 29.10.1992. - Опубл. 10.02.1997.
2. А.С. СССР №957452 А01С 7/00, A01G 7/04. Устройство для стимулирования роста растений.
3. Патент РФ №2202869. Устройство для лазерной обработки семян и растений. А01С 1/00, A01G 7/04. Опубликовано 27.04.2003. Бюл. №12, С. 6
4. Будаговский А.В. Теория и практика лазерной обработки растений. - Мичуринск-наукоград РФ, 2008. - 548 с.
5. Будаговский А.В., Соловых Н.В., Янковская М.Б. Методикам применения когерентной лазерной оптики для повышения эффективности размножения растений in vitro. - Мичуринск-наукоград РФ, 2014. - 70 с.
6. Будаговская О.Н., Будаговский А.В., Гончаров С.А. Опыт разработки и применения лазерной техники для сельскохозяйственного производства и научных исследований //Основные итоги и перспективы научных исследований ВНИИС им. И.В. Мичурина (1931-2001 гг). - Мичуринск, 2001. - Т.2.-С. 159 - 174.