Сканирующее устройство управления лучом лазера для предпосевной обработки семян

Сканирующее устройство включает лазер, призму строчной развертки, воспринимающую луч лазера и развертывающую его в горизонтальную лучевую плоскость, и оптомеханический блок кадровой развертки, преобразующий горизонтальную лучевую плоскость в несколько вертикальных лучевых плоскостей. Оптомеханический блок кадровой развертки выполнен в виде валика с многогранными призмами. Призма строчной развертки и валик с многогранными призмами расположены по разные стороны транспортера с семенами. Валик с многогранными призмами преобразует горизонтальную лучевую плоскость в ряд, по числу многогранных призм, вертикальных лучевых плоскостей, пересекающих транспортер с семенами таким образом, что семена на движущемся транспортере последовательно облучаются несколькими импульсами с темновыми интервалами времени, соответствующими дискретному поглощению энергии семенами. Обеспечивается снижение трудоемкости предпосевного лазерного облучения при эффективной дозе за счет многократного облучение семян за одноцикловую обработку. 1 ил.

 

Изобретение относится к области совершенствования низкоинтенсивных лазерных устройств в сельском хозяйстве, преимущественно для предпосевного облучения семян, и может быть использовано в биологии, медицине для исследования влияния доз и интенсивности лазерного облучения на биообъект.

Известны устройства сканирования лазерного луча в различных областях, для различных целей и объектов [1, 2, 5, 6].

Так в области сельского хозяйства известно оптомеханическое лазерное сканирование для предпосевной биостимуляции семян, включающее несколько зеркал [1]. Однако оно сложно по устройству и в эксплуатации (необходима юстировка зеркал и уход за ними). Основной недостаток - создает лишь однократное облучение семян движущимся зеркалом и для достижения эффективной стимулирующей дозы требуются повторные многократные загрузки и облучения.

Известно также сканирующее устройство развертки лазерного луча для облучения семян, содержащее отклоняющее зеркало и многогранную вращающуюся призму строчной развертки луча поперек наклонной плоскости движения семян [2] (аналог). Однако и это устройство позволяет лишь однократное облучение семян, а для получения эффективной дозы лазерной стимуляции рекомендуется 6-20-кратная (по эффекту Килиан [3]) их загрузка и обработка, что трудоемко и ведет к травмированию семян.

Известно оптомеханическое устройство для лазерной обработки семян и растений [5] с вращающимся зеркалом одновременно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Однако устройство предназначено для стационарного облучения семян в буртах и требуется перемещение его в другие бурты. При этом в бурте облучается лишь поверхностный слой зерна и необходимо периодическое его перемешивание (перелопачивание) с неизбежным травмированием. Кроме того, при вращении платформы вокруг вертикальной оси и отражающего зеркала вокруг горизонтальной оси облучается не вся поверхность бурта, а отдельные секторы с темновыми паузами после каждого поворота зеркала на 180°. Данное устройство более пригодно для облучения рассады и растений в теплицах и не соответствует требованиям поточной технологии предпосевной обработки семян.

В металлургии предложено оптоэлектронное устройство лазерного сканирования для контроля качества стальных слитков [6] (прототип). В нем имеется блок строчной (горизонтальной) и кадровой (вертикальной) разверток луча. Но при горизонтальном движении слитка перпендикулярно вертикальной лучевой плоскости (от нескольких, вращающихся для уменьшения их накала, плоских зеркал) все точки на поверхности слитка облучаются лишь однократно лучами равной и очень высокой интенсивности, что необходимо для генерирования акустических сигналов в точках некачественного литья. Но в сельском хозяйстве для лазерной биостимуляции семян высокая интенсивность излучения неприемлема (ограничивается допустимым нагревом белков), поэтому эффективная доза воздействия должна реализоваться увеличением экспозиции (времени облучения) путем многократного облучения молоинтенсивным источником 25...50 мВт.

Целью изобретения является снижение трудоемкости предпосевного лазерного облучения при эффективной дозе путем введения сканирующего устройства, обеспечивающего многократное (многоимпульсное) облучение семян за одноцикловую обработку (при однократной загрузке) в потоке.

Конструктивным решением сканирующей системы управления направлением света для облучения семян заключается в создании не только строчной развертки луча, но и кадровой развертки его с теневыми паузами.

Сканирующая система управления лазерным лучом для биостимуляции семян (фигура 1) состоит из 6...8-гранной призмы 2, воспринимающей луч лазера 1 и развертывающей его в горизонтальную лучевую плоскость, вращающегося валика 3 с несколькими 6...8-гранными призмами 4, преобразующими горизонтальную лучевую плоскость в несколько (по числу призм) вертикальных плоскостей, пересекающих транспортер 5. При этом призма 2 строчной развертки и валик 3 кадровой развертки расположены по разные стороны транспортера. Ось призмы 2 сдвинута относительно оси лазера по горизонтали на ¹/₂ радиуса призмы 2 для отражения луча и его развертки над транспортером. Ось вращения валика 3 установлена выше горизонтальной лучевой плоскости строчной развертки (на ¹/₂ радиуса призм 4) для получения кадровой развертки луча.

Сканирующее устройство развертки лазерного луча многоимпульсного одноциклового облучения семян работает следующим образом.

Луч лазера 1 подается на вращающуюся 6...8-гранную призму 2, отражается и развертывается в горизонтальную лучевую плоскость, которая отражается и разлагается кадровым валиком 3 на ряд вертикальных лучевых плоскостей (по числу призм). Семена, движущиеся по транспортеру 5 в один слой, последовательно облучаются несколькими импульсами с темновыми интервалами времени, что соответствует дискретному поглощению энергии квантов света семенами [4].

Предложенная конструкция сканирующего устройства реализует поставленную цель изобретения - многократного сканирования семян в поточной предпосевной обработке, что обеспечит необходимую эффективную дозу их лазерного низкоинтенсивного облучения при однократной загрузке и минимуме травмирования, энерго- и трудозатрат.

ЛИТЕРАТУРА

1. Проспект установки «УШКЫН-1» СКТБ Казахского СХИ. Алма-Ата, 1974.

2. Паспорт установки «ЛЬВОВ-1-ЭЛЕКТРОНИКА» ПО «ПОЛЯРОН», «Высокоэффективная установка для предпосевного лазерного облучения семян», Львов, Облполиграфиздат, 1983. (Аналог).

3. Инюшин В.М., Ильясов Г.У., Федорова Н.Н. Кн. «Луч лазера и урожай», Алама-Ата. Изд. «Кайнар», 1981, с.136-137, с.179-180.

4. Опарин А.И. Физиология сельскохозяйственных растений. T.1. Физиология растительной клетки. М., МГАУ, 1967, с.435.

5. Журба П.С., Журба Т.П., Трещев Д.Л. НПО Фирма «Биолазер». Патент №2202869, А01С 1/00, A01G 7/04. Устройство для лазерной обработки семян и растений. (46) 27.04.2003.

6. Журавлев В.А., Канапенас Р.-М.В., Сипачичус Ч.-С.Ю. Ин-т физики АН Литовок. ССР. А.С. СССР №1649498 A1, G02B 27/48. Устройство для лазерного сканирования. (46) 15.05.91. Бюл. №18. (Прототип).

Сканирующее устройство развертки луча лазера, включающее лазер, призму строчной развертки, воспринимающую луч лазера и развертывающую его в горизонтальную лучевую плоскость, и оптомеханический блок кадровой развертки, преобразующий горизонтальную лучевую плоскость в несколько вертикальных лучевых плоскостей, отличающееся тем, что оптомеханический блок кадровой развертки выполнен в виде валика с многогранными призмами, причем призма строчной развертки и валик с многогранными призмами расположены по разные стороны транспортера с семенами и валик с многогранными призмами преобразует горизонтальную лучевую плоскость в ряд (по числу многогранных призм) вертикальных лучевых плоскостей, пересекающих транспортер с семенами таким образом, что семена на движущемся транспортере последовательно облучаются несколькими импульсами с темновыми интервалами времени, соответствующими дискретному поглощению энергии семенами.