海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分
1 {2 F5 b9 o d2 k7 w原创 OIA MKT [url=]蔚海光学[/url]5 B1 K; l; O% R, j) L8 r9 p
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2 W4 q' E3 l6 u7 O+ Q4 M0 e#微光谱应用 21个
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/ R" [1 A5 o5 R! W/ C|背景介绍
) z1 b4 H" D- `% C随着地球人口增长、气候变化和土壤管理多年来持续糟糕，人们迫切需要一种快速、低成本的土壤表征技术。近红外光谱技术样品制备简单，通过测量光和土壤间的相互作用几秒钟内就可以给出答案。模块化近红外光谱学技术不仅能满足实验室测量，同时也能满足野外测量的需求，甚至能模块化光谱仪将其搭建至无人机上，进行遥感监测。3 N9 _) |" ~4 j: n, o
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* C4 j' u2 e P1 V1 V|配置搭建
9 ?1 g7 j) k( u7 E0 p; j8 O$ Z本次演示使用的是海洋光学NIRQuest+ 2.5近红外光谱仪、HL-2000-HP高功率卤钨灯、600μm反射探头、RPH反射探头支架、WS-1标准漫反射板。配置搭建如下图所示。1 N, _) ?. x/ P0 d T) r& `9 S
3 T, l2 Y1 d2 X- q5 Q图1. 搭建图
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注意：测量时需确保反射探头和参考或样本之间有 yi,定 的距离和角度，同时需确保再整个测量过程中保持 jue,对一致。如果确实需要改变，则需重新采集参考光谱。, i1 x4 ?+ _( T1 i" v2 r: t
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8 w3 k$ v& Z+ N# p- s|实验样品2 a$ r+ `. {: W( f; n& G4 K
实验样品是Dr. Yvette Mattley从Home Depot购买的沙子样品（Sand）、标准表层土壤样品(T,o,p Soil)、有机堆肥和肥料混合样品(Organic)以及 you,质 表层土壤样品(Premium T,o,p Soil)。
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1 ~/ s' O. b, M" w- D! V4 p# |0 E图2. 样品图
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; @- H2 a/ A( j|测量方法
$ H& K& a. F8 h( U为使整个系统稳定，测量前先将光源及光谱仪打开预热30分钟。我们先测量有机样本的数据，在样本周围的10个位置进行10次测量，然后取平均。; x4 V9 b8 ~; Y
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图3. 有机土壤
8 \# \7 R7 Y( M' f# b图3为测试有机土壤的吸光度图，其上方图谱为未处理过的吸光度，下方为基线处理过的吸光度图，在1940nm左右，明显可见水的吸收峰。
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图4. 四种不同样品的吸光度图
$ X+ ]8 e! F' e/ }图4为四种不同样品的吸光度。光谱曲线从上至下依次为有机土壤、优质表层土壤、标准表层土壤及沙子。从图中清晰可见有机土壤的水分 zui,高。其次是优质表土和标准表土，他们的水分相当。水分 zui,少 的为沙子样品。
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b2 V6 w& Z* C8 U|总结 B8 Z" e9 |5 r+ g0 ^0 E7 _+ I
仅仅用这种简单的近红外光谱测量方法，我们可以很直观地看到这些样品的水分含量差异。通过近红外光谱结合化学计量学以及一些更 gao,级 的数据处理方法，还能分析除水分以外其他成分的组分分析。
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