海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分
2 H: H6 F! h' R6 T原创 OIA MKT [url=]蔚海光学[/url]) M3 y1 K3 U' D9 V4 L
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收录于合集
+ J' y# D' M7 u/ J0 v4 Y#微光谱应用 21个
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|背景介绍) O% S* B/ H7 I1 F2 T2 S
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。, S. V9 v/ g: C* A! m1 y: @
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|配置搭建
* m$ c- h/ T" K, |9 O$ 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。: @, X0 m/ g, W3 R/ z7 b
3 h$ j: z/ r9 j8 {图1. 搭建图1 k2 t7 {3 V4 {8 @
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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。0 b+ v( S6 P! U" T c# j) }
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|实验样品
6 d/ P( W+ w$ @3 a! B" [& ~2 L) 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)。- p* A' W1 `; S/ n( h
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图2. 样品图
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|测量方法
/ w# P7 B r7 c3 S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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3 s; [/ G' {$ D8 l! B% R$ i图3. 有机土壤
8 V: e/ B9 R2 _# V( T* _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
2 j# k; i. s7 d+ S* T! 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。( z+ w8 `" o1 s/ Q
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. ]: J) L6 n4 _0 K, u `$ G- E|总结
6 p4 k S$ T% V3 n0 b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。* r& ^- I' z/ f& D2 z1 [& S+ _
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