海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分; g7 l! p4 a2 {; e; ]
原创 OIA MKT [url=]蔚海光学[/url]8 f( c, V! G. E9 i! k. K
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收录于合集
- h3 b3 y0 d- z: ]2 \- N#微光谱应用 21个/ ^4 U: `1 d Z$ _, Z2 r _
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|背景介绍
" _2 [/ h _9 Y9 l6 m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。9 b4 L8 l( W; x1 c
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|配置搭建8 l8 ]; U* x! p7 W5 v5 l5 p
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。* m+ i% Y3 i1 d& B: T8 F
@6 E1 m: u- c( y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。
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|实验样品( k8 V7 Z* X# I3 w+ }2 q3 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)。0 U, e- C; ~$ {% V* Y
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图2. 样品图9 M2 m. t K; F
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' A) O# u( W. @/ d' H8 f0 s! H$ M|测量方法/ Y3 w6 J" e' B6 j$ W" _3 ~
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) j% {2 a+ H; G" g2 ?: R3 V( S
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。3 ]3 v$ k8 }2 a" Q) ?% B& c: V
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图4. 四种不同样品的吸光度图
. a3 `! Y- q: F, J) 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。* b$ {- ^0 x9 U: u7 P
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2 T3 r; d8 i* B' G; @+ @% Z|总结
9 N3 o6 S/ ]! z; v8 n0 a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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