海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分! i& R e* z2 z) b t6 B
原创 OIA MKT [url=]蔚海光学[/url]
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" d* }* Y1 r: U3 e+ x- g. ]/ M收录于合集
! k2 U( W6 w5 G8 M0 e N% V5 G#微光谱应用 21个
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2 E1 ]2 d6 [, M" R" v|背景介绍
# J7 r5 W2 q5 \' N3 R% |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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* A2 Q! o1 j3 o7 k, b( k1 p|配置搭建
% P& s1 l) p+ p$ z8 {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。
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图1. 搭建图0 F8 b3 G% }8 j( I! q$ |
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6 {0 h" W/ x% E. Z5 T" f6 T6 j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。
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" t- l) ]5 [' s; Y1 |9 i! g|实验样品! G8 d$ S9 R4 P5 y2 i, w
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
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& U* C: I- [: G7 h: `" A|测量方法
3 h' ~# w+ a/ E9 m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" g; x3 p( u0 G
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。9 y5 P a( H* ?& p: C0 E& [
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$ e8 M2 o0 G0 E* e) X6 O% |: s图4. 四种不同样品的吸光度图3 K; s6 @1 J9 ? H" P
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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|总结
* z& m( |2 v9 }% {; T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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