海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分- I. g) N. Z* c! I% M
原创 OIA MKT [url=]蔚海光学[/url]) c0 b& ~, E) e/ c
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( d3 l' x0 k8 v* [收录于合集# A1 e) F0 G1 n# i$ U6 Q
#微光谱应用 21个
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/ ]( r( x d0 m|背景介绍
( s9 Y- \2 F. c' m) H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。
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4 l4 x8 c. o6 {3 }|配置搭建( ]: U* O: A9 \" Z i+ \8 I
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。5 J t5 d- l, N2 {+ \$ G$ g. ?
" ], e( _$ W, t& d& o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。5 q/ o8 l# A1 j! U; @; {7 c$ p& o, J9 C
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9 s. Y* }- v% m5 S; k* j" U|实验样品5 V- d& I3 ~. s
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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图2. 样品图& w1 H" S" A( G) c# ?1 I' h
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8 d8 S8 u# f' r: \! N|测量方法0 W$ D6 @/ y& b' J
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。
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图3. 有机土壤
( v- \# P) |& T" k2 S4 ]/ H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。; c( F" a5 {- y) T- |
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图4. 四种不同样品的吸光度图9 p9 M- u1 ?5 h3 n. Q/ y
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。) X* l y8 S7 R
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% G4 b2 |2 y- y- ]|总结2 H0 t% \: t4 x
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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