海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分% T/ i4 \3 Y- {1 _5 e$ [' a. B
原创 OIA MKT [url=]蔚海光学[/url]
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收录于合集
7 y+ l5 A( n A f4 z* f( _#微光谱应用 21个6 c c1 q/ X+ O# ^, f8 V
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, L7 O& N0 d/ }! h1 w& C3 \ c|背景介绍
$ F2 o2 z& E, W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。1 P. t" e3 i, ?7 F0 s: G( h x
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; V+ a* g" X3 {& S|配置搭建
# h9 t( {) `5 B8 t! e; j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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3 T' C4 s+ N' Q( E% f* f7 F1 H图1. 搭建图: P% v, {9 ?9 B! @ m4 J
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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。
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1 E! e6 I! _8 p" Y* F|实验样品( F' s) G/ t& k) f
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)。/ P$ Q5 A6 V* i0 \ C+ u# ]
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图2. 样品图
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! k. T# b' ^9 y$ K3 g1 @|测量方法9 h+ ?& o8 e3 e, g
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。1 b3 a% a# @$ Z# S- R c! |
Q- d3 o0 H' w0 E2 {- Q图3. 有机土壤' x3 A& [9 |2 O3 O! ^) K' j
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。0 f* ]( [: \( v' M9 W
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- h; Y% C9 Q$ g' o$ E7 d2 H( m图4. 四种不同样品的吸光度图1 J. B, ?8 o6 M d2 K% K8 R
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
6 Q* o5 |: g' ]4 T0 b) y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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. r# Q( l9 A; j9 p1 w森泉为您的科研事业添砖加瓦：4 \. J9 s k, s5 E" O/ }! v% ]
激光控制：激光电流源、激光器温控器、激光器控制、伺服设备与系统等等5 A0 E8 s/ |* S9 O+ {. I
探测器：光电探测器、单光子计数器、单光子探测器、CCD、光谱分析系统等等
2 j0 P+ I2 G+ U+ W: t7 Y定位与加工：纳米定位系统、微纳运动系统、多维位移台、旋转台、微型操作器等等! r% w* ?' x6 ^6 h9 W; `- }% C
光源：半导体激光器、固体激光器、单频激光器、单纵模激光器、窄线宽激光器、光通讯波段激光器、CO2激光器、中红外激光器、染料激光器、飞秒超快激光器等等) d f) b" f, a2 @
光机械件：用于光路系统搭建的 gao 品质 无应力光机械件，如光学调整架、镜架、支撑杆、固定底座等等
8 V2 h1 X4 i7 T8 X/ Y N8 e光学平台：主动隔振平台、气浮隔振台、实验桌、刚性工作台、面包板、隔振、隔磁、隔声综合解决方案等等. I t0 G7 i" X L0 J0 Q* s
光学元件：各类晶体、光纤、偏转镜、反射镜、透射镜、半透半反镜、滤光片、衰减片、玻片等等
' J& `* D8 z! E3 b c3 d6 [染料：激光染料、荧光染料、光致变色染料、光致发光染料、吸收染料等等/ j& c+ u: Q( a) L- y
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