Спектрофотометры диффузного отражения на основе мини-спектрометров C12880MA и C11708MA Hamamatsu

Diffuse reflection spectroscopy with spatial resolution is a promising direction of non-destructive control of the properties of a number of scattering fine-dispersed materials, including food products. It can find wide practical application only in the presence of compact, easy-to-use and inexpensive spectrophotometric equipment. The aim of the article is to investigate the possibility of creating portable spectrophotometers based on Hamamatsu mini-spectrometers, which work together with modern computing facilities.The schematics for connecting the C12880MA and C11708MA mini-spectrometers to portable computing devices are reviewed. Shows the feasibility of using a small-sized microprocessor board ARM STM32F103C8T6 (Blue pill) on the chip STM32F103C8T6. Its use in the connection scheme has simplified data exchange with the control computer via USB interface and the formation of all the signals that are needed to control the mini-spectrometer.Two experimental samples of spectrophotometers based on C12880MA and C11708MA mini-spectrometers and STM32 microprocessors were created and their characteristics were studied. The calibration procedure and features of the software for these spectrophotometers are presented. The described features ensure the efficiency of software modification for the spectrophotometric problem to be solved. The presence of distortions of the registered spectra in the short-wave part of the spectral range of C12880MA was revealed. They arise due to focusing by the concave diffraction grating of a part of the radiation scattered by it into zero order.Approbation of developed portable spectrophotometers based on Hamamatsu mini-spectrometers indicates the possibility of their use in portable spectrophotometric equipment and devices for spectral control of optical properties of scattering materials. The described calibration technique allows you to determine the range of the spectrum, in which the distortions of the recorded spectra are minimal. The proposed solutions significantly reduce the cost of diffuse reflectance spectroscopy devices with spatial resolution and expand the possibilities of their use in various branches of science and industry.Спектроскопия диффузного отражения с пространственным разрешением – перспективное направление неразрушающего контроля свойств ряда рассеивающих мелкодисперсных материалов, в том числе и продуктов питания. Она может найти широкое практическое применение только при наличии компактной, простой в применении и недорогой спектрофотометрической техники. Цель статьи – исследование возможности создания портативных спектрофотометров на основе мини-спектрометров Hamamatsu, которые работают в комплексе с современными вычислительными средствами.Рассмотрены схемы подключения мини-спектрометров C12880MA и C11708MA к портативным вычислительным устройствам. Показана целесообразность использования малогабаритной микропроцессорной платы ARM STM32F103C8T6 (Blue pill) на чипе STM32F103C8T6. Её использование в схеме подключения позволило упростить обмен данными с управляющим компьютером по USB интерфейсу и формирование всех сигналов, которые необходимы для управления работой мини-спектрометра.Созданы два экспериментальных образца спектрофотометров на основе мини-спектрометров C12880MA и C11708MA и микропроцессоров STM32 и исследованы их характеристики. Приведены методика градуировки и особенности программного обеспечения этих спектрофотометров. Описанные особенности обеспечивают оперативность модификации программного обеспечения под решаемую спектрофотометрическую задачу. Выявлено наличие искажений регистрируемых спектров в коротковолновом участке спектрального диапазона C12880MA. Они возникают за счёт фокусировки вогнутой дифракционной решеткой части рассеиваемого ей излучения в нулевой порядок.Апробация созданных портативных спектрофотометров на основе мини-спектрометров Hamamatsu указывает на возможность их применения в портативной спектрофотометрической технике и устройствах спектрального контроля оптических свойств рассеивающих материалов. Описанная методика градуировки позволяет определять диапазон спектра, в котором искажения регистрируемых спектров минимальны. Предлагаемые решения позволяют существенно снизить стоимость устройств спектроскопии диффузного отражения с пространственным разрешением и расширить возможности их использования в различных отраслях науки и производства

ВЛИЯНИЕ ИНОКУЛЯЦИИ СЕМЯН РИЗОАГРИНОМ НА МИКРОФЛОРУ РИЗОСФЕРЫ И УРОЖАЙНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

The researchers conduct the field stationary experiment with the use of mineral fertilizers and straw in the grain and steam crop rotation with the withdrawal field of alfalfa and study the number of microflora in the rhizosphere of winter wheat of the new variety Priirtyshskaya after treatment of seeds with biospecimen of complex effect - risoagrine. The highest number of useful crop groups of microorganisms was observed in the variant with inoculation of crop seeds by risoagrine on the basis of applying mineral fertilizers, as well as in combination of inoculation techniques, application of mineral fertilizers and straw (N15P23 + straw + inoculation), respectively, 444 and 355 million UU/yr with 217 million UU/yr in the control group. In the variant with inoculation of winter wheat seeds by mineral fertilizers (N15P23 + inoculation), the number ofoligonitrophils and bacteria, mineralizing mineral phosphates, increased by 2.2 times, nitrifiers - by 60%, microorganisms that utilize organic nitrogen compounds on MPA - by 39, consuming mineral nitrogen on CAA - by 73% compared to the control group. The celluloseolytic soil activity under winter wheat sowing in variants N15P23 + inoculation and N15P23 + straw + inoculation increased to 66.5-67.0%, exceeded the control group by 1.7 times. The highest increase in the crop’s grains was observed in the combination of mineral, organic (straw) and bacterial (rizoagrine) fertilizers - 40.3% in comparison with the control group. Additional nitrogen removal by winter wheat crop due to the activity of associative diazotrophs varied from 6 to 16.5 kg/ha. Correlative relations of high (r=0.84-0.91) and average (r=0.62-0.72) degree of microorganisms in the rhizosphere were observed among the indicators of crop yield and number of microorganisms. The closest correlation took place between the value of winter wheat grain yield and the number of bacteria growing on MPA, including ammonifiers, and the yield and number of nitrifying bacteria.В полевом стационарном опыте с применением минеральных удобрений и соломы в зернопаровом севообороте с выводным полем люцерны исследована численность микрофлоры в ризосфере озимой пшеницы нового сорта Прииртышская после обработки семян биопрепаратом комплексного действия – ризоагрином. Наиболее высокая общая численность агрономически полезных групп микроорганизмов установлена в варианте с инокуляцией семян культуры ризоагрином на фоне минеральных удобрений, а также при сочетании приемов инокуляции, внесения минеральных удобрений и соломы (N15P23 + солома + инокуляция), соответственно 444 и 355 млн КОЕ/г при 217 млн КОЕ/г в контроле. В варианте с инокуляцией семян озимой пшеницы на фоне минеральных удобрений (N15P23 + инокуляция) количество олигонитрофилов и бактерий, минерализующих минеральные фосфаты, увеличилось в 2,2 раза, нитрификаторов – на 60%, микроорганизмов, утилизирующих органические соединения азота на МПА, – на 39, потребляющих минеральный азот на КАА – на 73% в сравнении с контролем. Целлюлозолитическая активность почвы под посевом озимой пшеницы в вариантах N15P23 + инокуляция и N15P23 + солома + инокуляция возросла до 66,5–67,0%, превысив контроль в 1,7 раза. Наибольшая прибавка зерна культуры была получена при сочетании минеральных, органического (соломы) и бактериального (ризоагрин) удобрений – 40,3% к контролю. Дополнительный вынос азота урожаем озимой пшеницы за счет деятельности ассоциативных диазотрофов составил от 6 до 16,5 кг/га. Между показателями урожайности культуры и численностью микроорганизмов в ризосфере установлены коррелятивные зависимости сильной (r=0,84–0,91) и средней (r=0,62–0,72) степени. Наиболее тесная связь имела место между величиной урожайности зерна озимой пшеницы и количеством бактерий, растущих на МПА, в т.ч. аммонификаторов, а также урожайностью и численностью нитрифицирующих бактерий

Diffuse Reflectance Spectrophotometers Based on C12880MA and C11708MA Mini-Spectrometers Hamamatsu

Diffuse reflection spectroscopy with spatial resolution is a promising direction of non-destructive control of the properties of a number of scattering fine-dispersed materials, including food products. It can find wide practical application only in the presence of compact, easy-to-use and inexpensive spectrophotometric equipment. The aim of the article is to investigate the possibility of creating portable spectrophotometers based on Hamamatsu mini-spectrometers, which work together with modern computing facilities. The schematics for connecting the C12880MA and C11708MA mini-spectrometers to portable computing devices are reviewed. Shows the feasibility of using a small-sized microprocessor board ARM STM32F103C8T6 (Blue pill) on the chip STM32F103C8T6. Its use in the connection scheme has simplified data exchange with the control computer via USB interface and the formation of all the signals that are needed to control the mini-spectrometer. Two experimental samples of spectrophotometers based on C12880MA and C11708MA mini-spectrometers and STM32 microprocessors were created and their characteristics were studied. The calibration procedure and features of the software for these spectrophotometers are presented. The described features ensure the efficiency of software modification for the spectrophotometric problem to be solved. The presence of distortions of the registered spectra in the short-wave part of the spectral range of C12880MA was revealed. They arise due to focusing by the concave diffraction grating of a part of the radiation scattered by it into zero order. Approbation of developed portable spectrophotometers based on Hamamatsu mini-spectrometers indicates the possibility of their use in portable spectrophotometric equipment and devices for spectral control of optical properties of scattering materials. The described calibration technique allows you to determine the range of the spectrum, in which the distortions of the recorded spectra are minimal. The proposed solutions significantly reduce the cost of diffuse reflectance spectroscopy devices with spatial resolution and expand the possibilities of their use in various branches of science and industry