海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分
2 a) m/ a8 s9 u: I原创 OIA MKT [url=]蔚海光学[/url]4 H) B/ h8 s. D8 w
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Q( P5 J$ F& }& x收录于合集
/ k5 B1 j7 D7 \7 |: r' T& S#微光谱应用 21个
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|背景介绍
: |7 K+ _0 y$ r+ C% N, l- e$ B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。& _0 @# }7 [: ` v6 N
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! E( h% x5 c/ W4 q6 y8 _* @' M|配置搭建
3 S& y0 R1 s3 G8 v4 s% d( g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。, \, j8 z7 e% o# V, \* U
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图1. 搭建图7 Q" P n8 M6 P$ X4 P4 a) p6 `
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+ ]. Y Y$ a1 ]' q- s4 a3 P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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$ f1 X2 n- P6 L( Q|实验样品: e+ u9 k% \7 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)。% }7 K7 d; `) L% I. e- T. {* B
- B# W8 A8 W0 R3 b( K图2. 样品图2 ] V; p4 P& j) A! g
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|测量方法) r# s9 t2 l) p4 y
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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: ~5 ^0 s6 h0 Q% o图3. 有机土壤
2 h3 R5 J9 Q* e) v- v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。 h5 l7 o# B @3 T3 p$ L
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( s2 k2 i; W) s图4. 四种不同样品的吸光度图: W! m b1 V4 }! @( Z- @3 t3 X
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。1 H! Q* {: L* u( b5 V9 e( c
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* S. G A5 g Q; k|总结( Q/ E4 ~$ v/ ?
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。) o" M" H/ }7 w9 }
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